采用燃烧试验法、显微镜法、熔点试验法、红外吸收光谱法、化学溶解试验法对聚乳酸纤维进行物理、化学性能的研究。
对聚乳酸纤维进行显微镜观察,其横截面为近似圆形,纵截面纤维光滑、有明显斑点。
纤维靠近火焰时纤维熔缩;接触火焰时纤维熔融、燃烧;离开火焰时纤维熔融燃烧、熔体下落;纤维燃烧时有淡淡的特殊甜味;残留物为浅灰色胶状物。根据燃烧试验方法,聚乳酸纤维同合成纤维特征较为相似,无特殊的表征现象。但聚乳酸纤维离开火焰燃烧时有独特的透明蓝色火焰,其残渣为极少量淡黄色胶状物,有别于涤纶纤维。但是这个表征现象并不十分明显,不能单用此方法确认是否为聚乳酸纤维。
聚乳酸纤维在150℃左右进行初熔,至165℃~170℃完全熔融。
在熔点法中,聚乳酸纤维的熔点在165℃~170℃之间,涤纶纤维的熔点一般在252℃左右,锦纶6纤维在220℃左右,锦纶66在260℃左右,丙纶纤维在180℃,乙纶纤维在160℃左右,虽然能将其与涤纶、锦纶区分开,但容易和乙纶混淆,加上许多低熔点涤纶的研发,使单纯应用熔点法不易进行定性鉴别。
对聚乳酸进行红外吸收光谱分析试验,其红外吸收光谱图见下图。
由红外吸收光谱图可见在1747cm左右有双键伸缩振动强的吸收峰,C-O的伸缩振动在1076cm左右,1179cm左右有二个最强的吸收峰,表明该纤维具有酯类特征的吸收峰,属聚酯家族。但C=O伸缩振动频率位置相应与苯环共轭的聚酯类要高,强度要弱。
在红外吸收光谱试验中,聚乳酸纤维和聚酯纤维的光谱吸收图有很大的相似之处,但可以通过聚乳酸的特征峰:1076cm、1179cm、1747cm,表明该纤维具有酯类特征的吸收峰,属聚酯家族。根据C=O基与苯环共轭,C=O基的伸缩振动频率比上述位置高低,强度的强与弱,区分聚乳酸纤维和涤纶纤维。
对聚乳酸纤维进行化学溶解试验,观察聚乳酸纤维在一定温度、溶解时间条件下,在一定的酸、碱、盐及有机溶剂中的溶解状态,具体见表2。聚乳酸纤维溶解性能表
溶剂 | 观察时间/min | |||
1 | 5 | 10 | 30 | |
硫酸(98%),常温 | S0 | S | S | S |
硫酸(75%),50℃ | I | I | I | I |
硫酸(59.5%),60℃ | I | I | I | I |
盐酸(36%),常温 | I | I | I | I |
盐酸(20%),常温 | I | I | I | I |
甲酸(98%),常温 | I | I | I | I |
甲酸(80%),常温 | I | I | I | I |
甲酸/氯化锌,75℃ | I | I | I | I |
冰乙酸,常温 | I | I | I | I |
冰乙酸,80℃ | I | I | P | S/P |
冰乙酸,煮沸 | P | S | S | S |
氢氧化钠(5%),常温 | I | I | P | P |
氢氧化钠(5%),煮沸 | P | P | S | S |
氢氧化钠(2.5%),煮沸 | P | P | P | S |
次氯酸钠(1mol/L),常温 | I | I | P | P |
二甲基甲酰胺,常温 | I | △ | △ | △ |
二甲基甲酰胺,煮沸 | S0 | S | S | S |
二氯甲烷,常温 | S0 | S | S | S |
丙酮,常温 | I | I | I | I |
注:S0--立即溶解,S--溶解,P--部分溶解,I--不溶解,△--溶胀。
在溶解试验法中,从上表可以看出,聚乳酸纤维能溶解于常温下的二氯甲烷和煮沸的二甲基甲酰胺中,可以将之与涤纶有所区别,这是鉴别聚乳酸纤维和涤纶纤维及丙纶、乙纶纤维的关键点所在。聚乳酸纤维与涤纶纤维的化学溶解性部分相同,但聚乳酸纤维属线性脂肪族类聚酯纤维,而涤纶属芳香族类聚酯纤维,这 2 种纤维在分子结构上的差异导致化学溶解性有明显的差异。