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1、聚乳酸与聚乳酸纤维特点及生产应用研究 摘 要：聚乳酸 （PLA）纤维具有很好的生物降解性和生物相容性 ，由它织成的织物具有丝绸般的光泽和舒适的肌肤触感 ，快干且抗皱 ，因此该纤维具有较广阔的发展前景。由于聚乳酸纤维是一种可完全生物降解的合成纤维，因此是一种可持续发展的生态纤维。 关键词：聚乳酸；聚乳酸纤维；特性 一、聚乳酸与聚乳酸纤维 聚乳酸纤维（简称PLA纤维）是以由谷物、甜菜等天然糖类得到的聚乳酸酯为原料，经溶液纺丝或熔融纺丝制得的聚酯合成纤维.目前，商业化生产的PLA纤维以玉米淀粉发酵而成的乳酸为原料，经脱水聚合反应制成的聚乳酸酯溶液为纺丝液，再进行纺丝加工而成.聚乳酸纤维兼有天然纤维和
2、合成纤维的特点，吸湿排汗均匀、回弹性好，所制成的成衣穿着舒适，并具有抗皱抗紫外等性能，其制品废弃后，在土壤或水中微生物的作用下分解成二氧化碳和水，随后在太阳光合作用下，又会成为淀粉的起始原料。由于这是一个循环过程，因此可减少纤维工业对石油资源的依赖性，所以PLA纤维又被称为21世纪的环境循环材料。聚乳酸纤维（PLA）的生产原料乳酸是从玉米淀粉中制得，所以也将这种纤维称为玉米纤维。 二、聚乳酸与聚乳酸纤维的生产 （一）聚乳酸的生产 1.聚乳酸的生产原料 聚乳酸的生产原料是乳酸，即-羟基丙酸、2-羟基丙酸。由于乳酸分子中有一个不对称碳原子，所以具有d-型（右旋光）和L-型（左旋光）两种对映体，等量
3、的L-乳酸和d-乳酸混合而成的dL-乳酸不具旋光性。成纤聚乳酸以L-乳酸为单体。 2.聚乳酸的聚合 聚乳酸的聚合方法有两种，一种是减压在溶剂中由乳酸直接聚合的方法，即：乳酸预聚体聚乳酸；另一种方法是常压下以环状二聚乳酸为原料聚合得到，即：乳酸预聚体环状二聚体聚乳酸。 3.聚乳酸的合成 聚乳酸有两种合成方法，即丙交酯（乳酸的环状二聚体）的开环聚合和乳酸的直接聚合。丙交酯开环聚合生产工序为：先将乳酸脱水环化制成丙交酯；再将丙交酯开环聚合制得聚乳酸。其中乳酸的环化和提纯是制备丙交酯的难点和关键，这种方法可制得高分子量的聚乳酸，也较好地满足成纤聚合物和骨固定材料等的要求。乳酸直接缩聚是由精制的乳酸直接
4、进行聚合，是最早也是最简单的方法。该法生产工艺简单，但得到的聚合物分子量低，且分子量分布较宽，其加工性能等尚不能满足成纤聚合物的需要；而且聚合反应在高于180的条件下进行。 （二）聚乳酸纤维生产 溶液纺丝主要采用干法-热拉伸工艺，纺丝原液的制备一般采用二氯甲烷、三氯甲烷、甲苯作溶剂。1982年，Pennings等人率先用溶液纺丝法制备出粘均相对分子质量为31055105的聚乳酸纤维。工艺流程为：聚乳酸酯纺丝液过滤计量喷丝板出丝溶剂蒸发纤维成形卷绕拉伸纤维成品。由于溶液纺丝法的工艺较为复杂，使用溶剂有毒，溶剂回收难，纺丝环境恶劣，产品成本高，从而限制了其应用，故不适合工业化生产。 熔融纺丝采用热
5、拉伸二步法纺丝工艺，PLLA 是热塑性聚合物，比较适合熔融纺丝，目前各种用于生产涤纶现行熔融纺丝工艺（高速纺丝一步法，纺丝-拉伸二步法）都可采用。同时由于熔融状态下PLLA 会很快被水分解，因此在熔融纺丝前必须严格地除去水分。工艺流程为：聚乳酸酯真空干燥熔融挤压过滤计量喷丝板出丝冷却成形PO Y 卷绕热盘拉伸上油成品丝。该方法污染小、成本低、便于自动化生产。目前，熔融纺丝法生产工艺和设备正在不断地改进和完善，采用熔融纺丝法目前已进入成熟阶段，已成为目前最主要的加工方法。 三、 聚乳酸纤维的优缺点 （一）聚乳酸纤维的优点 1.原料来源广泛，玉米、甜菜、甘薯都可获得乳酸。与其它植物相比玉米较容易种
6、植和生长，且产量高。 2.制品废弃后在土壤或海水中经微生物作用降解的产物为乳酸、二氧化碳和水（有研究表明聚乳酸制品若不使用丢弃120天后即开始溶解），不污染环境。 3.限氧指数较高，阻燃性好。燃烧时不会散发毒气。 4.有较好的亲水性、毛细管效应和水的扩散性，可散汗除菌。 5.手感柔软且具有丝光泽， 透明度高， 强度和弹性均比棉麻好。 6.易染色，染色效果好，且可用分散染料染色。 7.制成的纺织品可烫易洗，但切忌用高温（120）洗烫。 （二） 聚乳酸纤维的缺点 1.原料来源于农作物，大量占用会影响粮食供应，造成食品价格上涨。 2.聚乳酸短纤维易水解，造成纺丝困难。 3.熔点低（175左右），耐光
7、性差。 4.耐磨性差，使用寿命短，较适合于用即弃产品，成本高。 聚乳酸纤维的缺点是暂时的，随着科研的不断深入，这些缺点也会得到改善，从而满足人们的需要。 四、 聚乳酸纤维的发展方向 聚乳酸纤维与棉、羊毛混纺，或将其长纤维与棉、羊毛或粘胶等生物分解性纤维混用，纺制成衣料用织物。由此制成的产品具有以下特点：有优良的形态稳定性，如与棉混纺，几乎与涤棉具有同等的性能，处理方便；光泽较涤纶更优良，且有蓬松的手感；与涤纶同样富有疏水性，与皮肤接触不发粘；如与棉混纺做内衣，有助于水分的转移，不仅接触皮肤时有干燥感，且可赋予优良的形态稳定性和抗性。经测试，由聚乳酸纤维制成的面料对人体皮肤无任何刺激性。 由于聚乳酸纤维具有良好的生物降解性和循环再生性，同时又具有芯吸导湿性、良好的抗紫外线性和耐菌性、优良的阻燃性、出色的回弹性及悬垂性。因此已经成为今后合成纤维研究的方向。近年来，随着聚乳酸（PLA）纤维聚合工艺的局部成熟，它被认为是最具发展前景的“绿色环保”纤维之一。
