聚乳酸與聚乳酸纖維特點及生產(chǎn)應(yīng)用研究

1、    聚乳酸與聚乳酸纖維特點及生產(chǎn)應(yīng)用研究    張源+丁菲菲+邵倩摘 要：聚乳酸 （pla）纖維具有很好的生物降解性和生物相容性 ，由它織成的織物具有絲綢般的光澤和舒適的肌膚觸感 ，快干且抗皺 ，因此該纖維具有較廣闊的發(fā)展前景。由于聚乳酸纖維是一種可完全生物降解的合成纖維，因此是一種可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)纖維。關(guān)鍵詞：聚乳酸；聚乳酸纖維；特性一、聚乳酸與聚乳酸纖維聚乳酸纖維（簡稱pla纖維）是以由谷物、甜菜等天然糖類得到的聚乳酸酯為原料，經(jīng)溶液紡絲或熔融紡絲制得的聚酯合成纖維.目前，商業(yè)化生產(chǎn)的pla纖維以玉米淀粉發(fā)酵而成的乳酸為原料，經(jīng)脫水聚合反應(yīng)制成的

2、聚乳酸酯溶液為紡絲液，再進行紡絲加工而成.聚乳酸纖維兼有天然纖維和合成纖維的特點，吸濕排汗均勻、回彈性好，所制成的成衣穿著舒適，并具有抗皺抗紫外等性能，其制品廢棄后，在土壤或水中微生物的作用下分解成二氧化碳和水，隨后在太陽光合作用下，又會成為淀粉的起始原料。由于這是一個循環(huán)過程，因此可減少纖維工業(yè)對石油資源的依賴性，所以pla纖維又被稱為21世紀(jì)的環(huán)境循環(huán)材料。聚乳酸纖維（pla）的生產(chǎn)原料乳酸是從玉米淀粉中制得，所以也將這種纖維稱為玉米纖維。二、聚乳酸與聚乳酸纖維的生產(chǎn)（一）聚乳酸的生產(chǎn)1.聚乳酸的生產(chǎn)原料聚乳酸的生產(chǎn)原料是乳酸，即-羥基丙酸、2-羥基丙酸。由于乳酸分子中有一個不對稱碳原子，

3、所以具有d-型（右旋光）和l-型（左旋光）兩種對映體，等量的l-乳酸和d-乳酸混合而成的dl-乳酸不具旋光性。成纖聚乳酸以l-乳酸為單體。2.聚乳酸的聚合聚乳酸的聚合方法有兩種，一種是減壓在溶劑中由乳酸直接聚合的方法，即：乳酸預(yù)聚體聚乳酸；另一種方法是常壓下以環(huán)狀二聚乳酸為原料聚合得到，即：乳酸預(yù)聚體環(huán)狀二聚體聚乳酸。3.聚乳酸的合成聚乳酸有兩種合成方法，即丙交酯（乳酸的環(huán)狀二聚體）的開環(huán)聚合和乳酸的直接聚合。丙交酯開環(huán)聚合生產(chǎn)工序為：先將乳酸脫水環(huán)化制成丙交酯；再將丙交酯開環(huán)聚合制得聚乳酸。其中乳酸的環(huán)化和提純是制備丙交酯的難點和關(guān)鍵，這種方法可制得高分子量的聚乳酸，也較好地滿足成纖聚合物和

4、骨固定材料等的要求。乳酸直接縮聚是由精制的乳酸直接進行聚合，是最早也是最簡單的方法。該法生產(chǎn)工藝簡單，但得到的聚合物分子量低，且分子量分布較寬，其加工性能等尚不能滿足成纖聚合物的需要；而且聚合反應(yīng)在高于180的條件下進行。（二）聚乳酸纖維生產(chǎn)溶液紡絲主要采用干法-熱拉伸工藝，紡絲原液的制備一般采用二氯甲烷、三氯甲烷、甲苯作溶劑。1982年，pennings等人率先用溶液紡絲法制備出粘均相對分子質(zhì)量為3×1055×105的聚乳酸纖維。工藝流程為：聚乳酸酯紡絲液過濾計量噴絲板出絲溶劑蒸發(fā)纖維成形卷繞拉伸纖維成品。由于溶液紡絲法的工藝較為復(fù)雜，使用溶劑有毒，溶劑回收難，紡絲環(huán)境惡

5、劣，產(chǎn)品成本高，從而限制了其應(yīng)用，故不適合工業(yè)化生產(chǎn)。熔融紡絲采用熱拉伸二步法紡絲工藝，plla 是熱塑性聚合物，比較適合熔融紡絲，目前各種用于生產(chǎn)滌綸現(xiàn)行熔融紡絲工藝（高速紡絲一步法，紡絲-拉伸二步法）都可采用。同時由于熔融狀態(tài)下plla 會很快被水分解，因此在熔融紡絲前必須嚴(yán)格地除去水分。工藝流程為：聚乳酸酯真空干燥熔融擠壓過濾計量噴絲板出絲冷卻成形po y 卷繞熱盤拉伸上油成品絲。該方法污染小、成本低、便于自動化生產(chǎn)。目前，熔融紡絲法生產(chǎn)工藝和設(shè)備正在不斷地改進和完善，采用熔融紡絲法目前已進入成熟階段，已成為目前最主要的加工方法。三、 聚乳酸纖維的優(yōu)缺點（一）聚乳酸纖維的優(yōu)點1.原料來源

6、廣泛，玉米、甜菜、甘薯都可獲得乳酸。與其它植物相比玉米較容易種植和生長，且產(chǎn)量高。2.制品廢棄后在土壤或海水中經(jīng)微生物作用降解的產(chǎn)物為乳酸、二氧化碳和水（有研究表明聚乳酸制品若不使用丟棄120天后即開始溶解），不污染環(huán)境。3.限氧指數(shù)較高，阻燃性好。燃燒時不會散發(fā)毒氣。4.有較好的親水性、毛細(xì)管效應(yīng)和水的擴散性，可散汗除菌。5.手感柔軟且具有絲光澤， 透明度高， 強度和彈性均比棉麻好。6.易染色，染色效果好，且可用分散染料染色。7.制成的紡織品可燙易洗，但切忌用高溫（<120）洗燙。（二） 聚乳酸纖維的缺點1.原料來源于農(nóng)作物，大量占用會影響糧食供應(yīng)，造成食品價格上漲。2.聚乳酸短纖維易

7、水解，造成紡絲困難。3.熔點低（175左右），耐光性差。4.耐磨性差，使用壽命短，較適合于用即棄產(chǎn)品，成本高。聚乳酸纖維的缺點是暫時的，隨著科研的不斷深入，這些缺點也會得到改善，從而滿足人們的需要。四、 聚乳酸纖維的發(fā)展方向聚乳酸纖維與棉、羊毛混紡，或?qū)⑵溟L纖維與棉、羊毛或粘膠等生物分解性纖維混用，紡制成衣料用織物。由此制成的產(chǎn)品具有以下特點：有優(yōu)良的形態(tài)穩(wěn)定性，如與棉混紡，幾乎與滌棉具有同等的性能，處理方便；光澤較滌綸更優(yōu)良，且有蓬松的手感；與滌綸同樣富有疏水性，與皮膚接觸不發(fā)粘；如與棉混紡做內(nèi)衣，有助于水分的轉(zhuǎn)移，不僅接觸皮膚時有干燥感，且可賦予優(yōu)良的形態(tài)穩(wěn)定性和抗性。經(jīng)測試，由聚乳酸纖維制成的面料對人體皮膚無任何刺激性。由于聚乳酸纖維具有良好的生物降解性和循環(huán)再生性，同時又具有芯吸導(dǎo)濕