聚乳酸纖維(PLA)是以玉米、小麥、甜菜等含淀粉的農(nóng)產(chǎn)品為原料,經(jīng)發(fā)酵生成乳酸后,再經(jīng)縮聚和熔融紡絲制成。聚乳酸纖維是一種原料可種植、易種植,廢棄物在自然界中可自然降解的合成纖維。它在土壤或海水中經(jīng)微生物作用可分解為二氧化碳和水,燃燒時(shí),不會(huì)散發(fā)毒氣,不會(huì)造成污染,是一種可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)纖維。其織物面料手感、懸垂性好,抗紫外線(xiàn),具有較低的可燃性和優(yōu)良的加工性能,適用于各種時(shí)裝、休閑裝、體育用品和衛(wèi)生用品等,具有廣闊的應(yīng)用前景。
采用燃燒試驗(yàn)法、顯微鏡法、熔點(diǎn)試驗(yàn)法、紅外吸收光譜法、化學(xué)溶解試驗(yàn)法可對(duì)聚乳酸纖維進(jìn)行物理、化學(xué)性能的研究。
1、顯微鏡觀察法
對(duì)聚乳酸纖維進(jìn)行顯微鏡觀察,其橫截面為近似圓形,縱截面纖維光滑、有明顯斑點(diǎn)。
2、燃燒法
纖維靠近火焰時(shí)纖維熔縮;接觸火焰時(shí)纖維熔融、燃燒;離開(kāi)火焰時(shí)纖維熔融燃燒、熔體下落;纖維燃燒時(shí)有淡淡的特殊甜味;殘留物為淺灰色膠狀物。根據(jù)燃燒試驗(yàn)方法,聚乳酸纖維同合成纖維特征較為相似,無(wú)特殊的表征現(xiàn)象。但聚乳酸纖維離開(kāi)火焰燃燒時(shí)有獨(dú)特的透明藍(lán)色火焰,其殘?jiān)鼮闃O少量淡黃色膠狀物,有別于滌綸纖維。但是這個(gè)表征現(xiàn)象并不十分明顯,不能單用此方法確認(rèn)是否為聚乳酸纖維。
3、熔點(diǎn)試驗(yàn)法
聚乳酸纖維在 150℃左右進(jìn)行初熔,至 165℃~170℃完全熔融。在熔點(diǎn)法中,聚乳酸纖維的熔點(diǎn)在 165℃~170℃之間,滌綸纖維的熔點(diǎn)一般在252℃左右,錦綸6纖維在220℃左右,錦綸66在260℃左右,丙綸纖維在180℃,乙綸纖維160℃左右,雖然能將其與滌綸、錦綸區(qū)分開(kāi),但容易和乙綸混淆,加上許多低熔點(diǎn)滌綸的研發(fā),使單純應(yīng)用熔點(diǎn)法不易進(jìn)行定性鑒別。
4、紅外光譜法
對(duì)聚乳酸進(jìn)行紅外吸收光譜分析試驗(yàn),其紅外吸收光譜圖見(jiàn)下圖。
由紅外吸收光譜圖可見(jiàn)在 1747cm-1 左右有雙鍵伸縮振動(dòng)強(qiáng)的吸收峰,C-O伸縮振動(dòng)在1076cm-1 左右,1179cm-1 左右有二個(gè)強(qiáng)的吸收峰,表明該纖維具有酯類(lèi)特征的吸收峰,屬聚酯家族。但 C=O 伸縮振動(dòng)頻率位置相應(yīng)與苯環(huán)共軛的聚酯類(lèi)要高,強(qiáng)度要弱。
在紅外吸收光譜試驗(yàn)中,聚乳酸纖維和聚酯纖維的光譜吸收?qǐng)D有很大的相似之處,但可以通過(guò)聚乳酸的特征峰:1076cm-1、1179cm-1、1747cm-1,表明該纖維具有酯類(lèi)特征的吸收峰,屬聚酯家族。根據(jù) C=O 基與苯環(huán)共軛,C=O 基的伸縮振動(dòng)頻率比上述位置高低,強(qiáng)度的強(qiáng)與弱,區(qū)分聚乳酸纖維和滌綸纖維。
5、化學(xué)溶解法
對(duì)聚乳酸纖維進(jìn)行化學(xué)溶解試驗(yàn),觀察聚乳酸纖維在一定溫度、溶解時(shí)間條件下,在一定的酸、堿、鹽及有機(jī)溶劑中的溶解狀態(tài),具體見(jiàn)下表。
注:S0——立即溶解,S——溶解,P——部分溶解,I——不溶解,△——溶脹。
在溶解試驗(yàn)法中,從上表可以看出,聚乳酸纖維能溶解于常溫下的二氯甲烷和煮沸的二甲基甲酰胺中,可以將之與滌綸有所區(qū)別,這是鑒別聚乳酸纖維和滌綸纖維及丙綸、乙綸纖維的關(guān)鍵點(diǎn)所在。聚乳酸纖維與滌綸纖維的化學(xué)溶解性部分相同,但聚乳酸纖維屬線(xiàn)性脂肪族類(lèi)聚酯纖維,而滌綸屬芳香族類(lèi)聚酯纖維,這 2 種纖維在分子結(jié)構(gòu)上的差異導(dǎo)致化學(xué)溶解性有明顯的差異。