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1、目录摘要11聚乳酸的简单介绍22聚乳酸的结构23聚乳酸纤维的制备工艺34聚乳酸纤维的性能34.1生物降解性34.2物理性能34.3亲水性44.4燃烧性44.5稳定性44.6耐光和染色性能44.7安全性45聚乳酸纤维的应用45.1在医疗方面45.2在电子行业方面55.2.1日本NEC公司笔记本电脑部件材料55.2.2日本富士通公司的笔记本电脑机壳材料55.2.3手机部件及机壳材料55.3在纺织领域的应用55.4在包装领域的应用65.5在一次性领域的应用66聚乳酸纤维的现状和发展前景67结束语7参考文献8致谢9摘要21 世纪，绿色环保已经成为大众关注的焦点，发展绿色科技、环保科技刻不容缓。 这是保
2、护我们可爱的地球的呼声，是贯彻落实科学发展观的具体措施。纺织行业作为各 行业的重中之重，必不可少的要树立榜样旗帜，使绿色环保的意识深入到纺织业，使我 们纺织发展之路走向绿色、环保。发展可生物降解的新型纺织材料成为了我们大家共同 努力的方向。本文主要介绍了聚乳酸纤维的性能、制备工艺、应用及现状和发展前景。 关键词：聚乳酸纤维 性能 工艺 应用 前景1聚乳酸的简单介绍聚乳酸（PLA）纤维是一种从玉米、大豆等谷物中经过发酵、聚合、纺丝制成的。 具有优良的生物相容性和可生物降解性的合成高分子材料。最初从玉米、大豆等谷物 中提取淀粉，把淀粉经过酶分解提炼成植物糖，在经过乳酸菌发酵后形成乳酸，在经 过化学
3、合成得到高纯度的聚乳酸，最后在经过纺丝工艺加工成聚乳酸纤维。这种纤维 制品在使用过程中和使用过程后在身体或土壤和水中，经过一段时间后在自然条件下 彻底分解成二氧化碳和水，对环境无污染，无公害，它们在阳光作用下通过光合作用 又生成起始原料淀粉，而淀粉又是聚乳酸的原料，这一过程正好体现了资源的循环再 利用，如图所示：因此，的开发应用能够节省石油资源，抑制由于二氧化碳净排放量增加而导致的温 室效应的加剧，能够满足人类可持续发展的要求。2 聚乳酸的结构经过显微镜的观察实验其横截面呈现近似圆形并且表面带有斑点，纵向呈现出因聚 乳酸纤维存在大量的非结晶部分，在水、细菌、氧气的存在下，能进行较快分解而形成
4、无规律斑点和不连续的条纹。3 聚乳酸纤维的制备工艺聚乳酸的纺丝成型加工一直是人们研究和开发的热点之一。聚乳酸及其共聚物的纺 丝可以采用溶液纺丝和熔融纺丝来实现。由于溶液纺丝的工艺较为复杂，溶液回收困难， 纺丝环境恶劣，同时所采用的溶剂有毒，这在聚乳酸的合成的成本较高的情况下，使其 最终成本更高，从而限制了其应用。聚乳酸是热聚性聚合物，再加上熔纺同溶液纺相比 具有经济上的优势，到目前为止，工业化生产的聚乳酸纤维主要采用熔融纺丝热拉 伸二步法工艺制备聚乳酸纤维。二步法是当今生产聚乳酸的主要方法。二步法生产聚乳酸的生产工序是：第一步将 乳酸脱水环化制成丙交酯；第二步将丙交酯开环聚合制得聚乳酸。对于二
5、步法生产聚乳 酸而言，乳酸的环化和提纯是制备丙交酯的难点，也是制备聚乳酸的关键点。下面简单的介绍下其工艺流程：聚乳酸f熔融纺丝f拉伸f热处理f聚乳酸纤维。技术要求：为了得到质量优良的聚乳酸纤维，对于的聚合物的组成和质量及技术都 有要求。采用分子量为330000的聚乳酸进行真空干燥，使其熔点达到186C,结晶度在 75 %的情况下进行熔融纺丝。4 聚乳酸纤维的性能4.1 生物降解性聚乳酸纤维具有优良的生物降解性，其主要原因是聚合物上酯键的分解，一般认为， 其末端的羧基对其水解起到催化作用，降解过程从无定形区开始。聚乳酸的分解有两个 阶段：经水解反应分解之后再靠微生物分解。在自然环境中首先发生水解
6、，然后，微生 物进入组织物内，将其分解成二氧化碳和水。在堆肥的条件下（高温和高湿度），水解 反应可轻易完成，分解的速度也较快。在不容易产生水解反映的环境下，分解过程是循 序渐进的。传统石化原料会增加二氧化碳的释放，但聚乳酸不会有此现象，在分解过程 中产生的二氧化碳，可再次被使用成为植物进行光合作用所需的碳原子。所以其制品被 废弃后可以在自然状态下可完全分解，被埋入在土壤中2-3 年后，强度消失，如果与其 他有机废弃物一同掩埋，几个月内便会分解。4.2 物理性能聚乳酸纤维的物理性质介于聚酯纤维和锦纶之间，其强度、伸长也与它们接近，聚 乳酸纤维的断裂伸长率远高于聚酯纤维和锦纶，这样会给后道工序带来
7、很大麻烦。但是，聚乳酸纤维也有自己的特性，比如有良好的可燃性，色牢度高于3 级，纤维相容性好，制成的职务不刺激皮肤，穿着有舒适感，对许多溶剂稳定等。4.3 亲水性由于水分子极易与聚乳酸纤维大分子上的极性氧基团结合，所以聚乳酸纤维比大多 数热性聚合物具有更好的亲水性。因而，聚乳酸纤维及其织物的吸湿能力、对湿气的传 导能力都比其他合成纤维强，虽然聚乳酸纤维的吸湿能力比不上棉纤维，但是可以在很 多情况下代替聚酯纤维和锦纶，使得织物获得较好的透湿气性能，因而，聚乳酸纤维适 合做运动服和其他传统服装面料。4.4 燃烧性聚乳酸纤维在燃烧性能方面的特点也引起人们的注意。聚乳酸的极限氧指数是常用 纤维中最高的
8、，已经接近国家标准对阻燃纤维极限氧指数的要求（ 2830），而且在燃 烧过程中只有轻微的烟雾释放出来。发烟量也是很少，烟气中不存在有害气体。虽然它 不是阻燃纤维，但与聚酯纤维等相比，自熄时间短，火灾危险小。4.5 稳定性最终产品在应用过程中的稳定性也是必须要关注的的性能。聚乳酸纤维产品在生物 降解前必须经过高温高湿条件下的水解过程，因此在使用过程中都有较好的稳定性，而 不像其他生物降解材料那样在一接触到微生物时就发生降解。4.6耐光和染色性能实验发现，聚乳酸纤维在室外暴晒500小时后，强度仍保留55%左右。聚乳酸纤维 与涤纶都含有聚酯成分，其染色性能也类似。分散染料可以对聚乳酸纤维着色。但聚乳
9、 酸纤维的形态及超分子结构与涤纶纤维有所不同，故染色性能和染色工艺与涤纶有一定 的差异。4.7 安全性纯净的聚乳酸几乎没有毒性，它在人体中慢慢分解成乳酸，而人体内原本就有乳酸， 并且乳酸可以被人体分解吸收，作为碳素元被充分利用。聚乳酸类材料使用后，可以进 行自然降解、堆肥和燃烧处理。聚乳酸的自然降解不会给环境带来污染。因此，聚乳酸 纤维也被确认为对人体绝对安全的材料，用它制成的织物不刺激皮肤。5 聚乳酸纤维的应用由于聚乳酸纤维的物理性能优良、热稳定性好、比较轻、有生物相容性等特点，因 此其用途非常广泛。5.1 在医疗方面生物医药行业是聚乳酸最早开展应用的领域。聚乳酸对人体有高度安全性并可被组
10、织吸收，加之其优良的物理机械性能，还可应用在生物医药领域，如一次性输液工具、 免拆型手术缝合线、药物缓解包装剂、人造骨折内固定材料、组织修复材料、人造皮肤 等。高分子量的聚乳酸有非常高的力学性能，在欧美等国已被用来替代不锈钢，作为新 型的骨科内固定材料如骨钉、骨板而被大量使用，其可被人体吸收代谢的特性使病人免 收了二次开刀之苦。其技术附加值高，是医疗行业发展前景的高分子材料。5.2 在电子行业方面为了节省石油资源同时减少地球温室效应，进一步拓展由可再生的生物资源制造而 来的聚乳酸的应用领域，日本许多公司对 PLA 在电子电器领域的应用进行了深入研究并 取得了卓越的成效。5.2.1日本NEC公司
11、笔记本电脑部件材料日本NEC公司开发了以高性能的/KENAF复合材料，它是经过改性后的，其改善 的耐冲性、耐热性、刚性和阻燃性。应用于2004年9月出售的“LaVie T”型手提电脑 部件，2005年进一步推广应用于“LaVie TW，VersaPro”型电脑部件。5.2.2 日本富士通公司的笔记本电脑机壳材料2002年日本富士同公司在上市的“FMV-BIBLO NB”系列笔记本电脑的红外线接 收部分采用 了质 量 0.2 的纯聚乳酸配件。在 2005 年富士通春季款笔记本电脑 “FMV-BIBLO NB80K ”的机壳中，全部采用由日本富士通公司、日本富士通研究所和 日本东丽公司3家公司共同
12、开发的/PC合金，机壳重约600G，含量在50%左右。与采 用石油类树脂相比，仅机壳一项就能节约 1L 左右的使用用量。整个产品的生命周期中 二氧化碳的排放量方面，对回收的树脂进行热循环处理时，可比现有树脂减少约 15%。 富士通最新款式笔记本电脑其外壳整体的 93%几乎都采用了树脂。5.2.3 手机部件及机壳材料NTT DoCoMo 和索尼爱立信移动通讯公司于 2005 年4月试制了在机壳中采用的手 机。该样机子啊140G的自量中有22G树脂。2005年5月，NTT DoCoMo在市场售的 “premini-IIS”手机中的1个按钮采用树脂。2006年富士通、富士通研究所和东丽联合 开发成功
13、了耐冲击性相当于1.5倍的/PC合金，并用于手机外壳等部件。5.3在纺织领域的应用PLA 在纺织领域的研究应用开发是最近 10年左右开始的。聚乳酸可用纺粘法或熔 喷法直接制成非织造布，也可先纺制成短纤维，再经干法或湿法成网制得非织造布。聚 乳酸非织造布用于农业、园艺方面,可用作种子培植、育秧、防霜及除草用布等；在生 活用品方面，可用作衣料、擦揩布、厨房用滤水、滤渣袋或其他包装材料。1993年美国 田纳西大学开始研究基于 PLA 的纺粘和熔喷无纺布；1994 年日本 Kanebo 公司开发了 “Lactron”纤维和熔喷无纺布；1997年法国的Fiberweb公司采用PLA为原料制备了 100%
14、PLA 无纺布。发明专利“聚乳酸树脂和由其构成的纤维制品及纤维制品的制造方法” （申请号 0080911012）记载了以聚乳酸为原料的纤维制品,其长纤维无纺布制品的平均纤 维细度为115dtex（14p m42m）。由于其纤维细度较粗，限制了其作为过滤材料的应 用。2004年东华大学研制了超细聚乳酸纤维非织造布，平均纤维细度为217m9107 m。可作为过滤材料。5.4 在包装领域的应用在包装领域的用途主要可用做包装带、包装用膜、农用薄膜、泡沫塑料、餐具、 园艺用膜、冷饮杯等。 2002 年日本一学者开发了具有生物降解性和优良的机械性能以及 柔韧性的包装带， 该包装带材料由结晶性聚乳酸、增塑剂
15、和无机填料组成， 适用于自动包 装机。沈阳师范大学的刘芙燕、陈玉璞用低聚乳酸作为包膜材料采用物理法对尿素进行包 裹， 制作包膜尿素， 具有肥效长， 养分利用率高等特点。中国科学院长春应用化学研究所 韩常玉等研制了过氧化物交联可生物降解聚乳酸泡沫塑料和含扩链剂可生物降解聚乳 酸泡沫塑料，具有优异的物理性能， 使用后可完全生物降解。5.5 在一次性领域的应用一次用品的量非常大，给环境带来的塑料污染也非常大。但人们习惯了的生活习性 很难改变，在不改变人们生活习惯的同时，又要环保是各国政府非常重视的问题。聚乳酸对人体绝对无害的特性使得聚乳酸在一次性餐具、食品包装材料等一次性用 品领域具有独特的优势。其
16、能够完全生物降解也符合世界各国，特别是欧盟、美国及日 本对于环保的高要求。但采用聚乳酸原料所加工的一次性餐具存在着不耐温、耐油等缺 陷。这样就造成其的功能作用大打折扣，以及在运输途中餐具变形、材质变脆，造成大 量次品。不过，经过技术发展，目前市场有经过 PLA 改性后的材料，可以有效克服原 粒的缺点，有的甚至耐热温度高达120 度以上，可以用作微波炉用具材料。6 聚乳酸纤维的现状和发展前景20 世纪 90 年代末以来，世界生物聚合物取得了较大发展，已开发于多种基于不同 原料的生物聚合物，如淀粉聚合物及配混物、纤维素聚合物、聚乳酸酯类聚合物、脂肪 族-芳香族共聚酯等，并且新的产品和新的生产技术不断涌现。目前，世界
