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生物可降解材料聚乳酸的制备改性及应用摘要：聚乳酸（PLA）是人工合成的可生物降解的的热塑性脂肪族聚酯，其具有良好的机械性能、热塑性、生物相容性和生物降解性等，广泛应用于可控释材料、生物医用材料、组织工程材料、合成纤维等领域。
本文主要介绍了聚乳酸的合成、改性及其在各个领域的应用。
关键词：聚乳酸；生物降解；合成；应用随着大量高分子材料在各个领域的应用，废弃高分子材料对环境的污染有着日益加剧的趋势。
处理高分子材料的一些老套方法如焚烧、掩埋、熔融共混挤出法、回收利用等都存在缺陷并有一定的局限性，给环境带来严重的负荷，因此开发环境可接受的降解性高分子材料是解决环境污染的重要途径。
而乳酸主要来源于自然界十分丰富的可再生植物资源如玉米淀粉、甜菜糖等的发酵。
聚乳酸（polylactide简称PLA)在自然环境中可被水解或微生物降解为无公害的最终产物CO2和H2O，对其进行堆肥或焚烧处理也不会带来新的环境污染[1]。
此外聚乳酸及其共聚物是一种具有优良的生物相容性的合成高分子材料。
它具有无毒、无刺激性、强度高、可塑性强、易加工成型等特点，因而被认为是最有前途的生物可降解高分子材料[2]。
利用其可降解性，也可用作生物医用材料如组织支架、外科手术缝合线、专业包装、外科固定等。
1 生物降解机理[3，4]生物降解是指高分子材料通过溶剂化作用、简单水解或酶反应，以及其他有机体转化为相对简单的中间产物或小分子的过程。
高分子材料的生物降解过程可分为4个阶段：水合作用、强度损失、物质整体化丧失和质量损失。
微生物首先向体外分泌水解酶，与可生物降解材料表面结合，通过水解切断这些材料表面的高分子链，生成低相对分子质量的化合物（有机酸、糖等)，然后，降解的生成物被微生物摄入体内，合成为微生物体物或转化为微生物活动能量，在耗氧条件下转化为CO2，完成生物降解的全过程。
材料的结构是决定其是否可生物降解的根本因素。
合成高分子多为憎水性的，一般不能生物降解，只有能保持一定湿度的材料才有可能生物降解。
聚乳酸纤维的性能及其在染整中存在问题的综述杜鹃;陈利华;徐满容【摘要】聚乳酸(PLA)纤维是近20年兴起的一种可降解的新型绿色纤维,在生物医学、包装、农业和纺织等领域均有重要的应用.针对PLA纤维湿稳定性差、耐热性差,及其织物在染整加工过程的前处理、染色、后整理、洗涤方面遇到的问题,通过目前国内外对PLA纤维进行改性的主要方法的介绍,以期使相关研究者对PLA纤维的染整加工性能及改性方向有更深入的了解.【期刊名称】《丝绸》【年(卷),期】2014(051)006【总页数】6页(P31-36)【关键词】聚乳酸纤维;染整;水解;热解;改性【作者】杜鹃;陈利华;徐满容【作者单位】杭州棉毛针织有限公司,杭州310009;浙江映山红纺织印染有限公司,浙江嘉兴314423;浙江映山红纺织印染有限公司,浙江嘉兴314423;浙江映山红纺织印染有限公司,浙江嘉兴314423【正文语种】中文【中图分类】TS190.5绝大多数合成纤维的原料取自石油、煤炭等不可再生资源，纤维废弃后难以在自然中降解。
在能源紧缺、环境污染问题日益严峻的当今，开发其替代产品成为研究热点。
寻求可再生资源制备生物可降解的新材料成为高分子科学和技术研究的一大方向［1］。
聚乳酸(PLA)是聚羟基脂肪酸酯的一种，结构如图1所示，以生物发酵产生或石油产品合成的乳酸为原料经脱水缩聚而成［2］。
因其可再生、可降解的特性及良好的加工、使用性能，PLA被认为是最具发展前景的“绿色材料”之一［3］。
PLA应用范围广阔，在生物医学、包装、农业和纺织等工农业领域均有重要的应用。
PLA纤维在纺织领域的应用包括服装、室内外装饰、卫生用品等多个应用领域。
图1 聚乳酸分子的结构Fig.1 Structure of poly(lactic acid)molecularPLA纤维可由传统的溶剂纺丝、熔体纺丝工艺制备，其性能与常见的合成纤维相比不相上下，某些性能甚至更为优异［4］。
2024年聚乳酸纤维市场调研报告一、市场背景聚乳酸纤维是一种生物可降解纤维，由聚乳酸（PLA）制成，具有良好的生物相容性和机械性能。
随着环保意识的增强和可持续发展理念的推动，聚乳酸纤维在纺织品、医疗器械、食品包装等领域的应用逐渐得到重视。
本文将对聚乳酸纤维市场进行调研分析，以了解其现状和未来发展趋势。
二、市场规模分析根据相关统计数据，2019年全球聚乳酸纤维市场规模为XX亿元，预计到2025年将达到XX亿元，年复合增长率为XX%。
聚乳酸纤维市场呈现出快速增长的趋势。
三、市场应用领域1. 纺织品聚乳酸纤维在纺织品领域具有优异的性能，如优良的透气性、吸湿性和亲肤性，广泛应用于服装、家纺等产品。
特别是在运动服和内衣等领域，聚乳酸纤维的应用越来越受到消费者的喜爱。
2. 医疗器械聚乳酸纤维在医疗器械领域有着广阔的应用前景。
由于其生物相容性好、可降解性高等特点，聚乳酸纤维被广泛应用于缝合线、人工血管、生物支架等医疗器械产品的制造。
3. 食品包装随着人们对食品安全和环境保护的要求不断增加，聚乳酸纤维在食品包装领域的应用逐渐扩大。
聚乳酸纤维包装材料可降解，对环境污染较小，符合可持续发展要求。
四、市场竞争分析1. 主要市场参与者在聚乳酸纤维市场上，主要的竞争者包括A公司、B公司和C公司等。
这些公司具有较强的研发实力和生产能力，产品质量相对较高，市场份额较大。
2. 市场竞争态势目前，聚乳酸纤维市场竞争激烈，各家企业通过不断创新和技术研发来提高产品质量和竞争力。
同时，市场上还存在一些小型企业，它们通过低价格来争夺市场份额，使得市场竞争更加复杂化。
五、市场驱动因素1. 环保意识的提高随着环保意识的提高，消费者对环境友好产品的需求增加。
聚乳酸纤维作为一种可降解纤维，符合环保要求，因此受到消费者的青睐。
2. 政策支持政府对可持续发展和循环经济的政策支持，促使聚乳酸纤维产业得到快速发展。
政策的引导和支持为聚乳酸纤维市场提供了良好的发展环境。
聚乳酸的国内外现状及发展趋势聚乳酸（Polylactic Acid，简称PLA）是一种生物可降解材料，由乳酸经聚合反应而成。
它具有良好的生物相容性、可降解性以及可再生性，因此被广泛应用于医药、食品包装、纺织品、塑料制品等领域。
下面将对聚乳酸的国内外现状及发展趋势进行分析。
聚乳酸在国外已经广泛应用于各个领域。
例如，在医药领域，聚乳酸可用于制备缝合线、骨修复材料、植入物等医疗器械，其可降解性质使得这些材料可以在人体内逐渐降解，并最终被代谢掉，大大减少了二次手术的风险。
在食品包装领域，由于聚乳酸具有良好的透明度和柔韧性，它被广泛应用于制造瓶子、容器、薄膜等包装材料。
此外，聚乳酸还可以用于制备纤维、薄膜、泡沫塑料等塑料制品。
国内聚乳酸的应用相对较少，但近年来得到了快速发展。
在医药领域，聚乳酸被广泛应用于医疗器械的制备。
例如，聚乳酸缝线在我国的医院已经得到了广泛使用。
在食品包装领域，由于环保和可降解的要求不断提高，聚乳酸包装材料的市场需求逐渐增大，尤其是在生鲜食品包装领域。
此外，聚乳酸也逐渐应用于纺织品、塑料制品等行业。
聚乳酸的发展趋势主要表现在以下几个方面：1.技术研发的提升：聚乳酸材料的性能和制备工艺不断改进，在降解速度、力学性能、耐温性等方面得到了改善。
这些技术的进步将进一步推动聚乳酸在更广泛领域的应用。
2.市场需求的增加：随着消费者对环保和可降解性材料的需求增长，聚乳酸在包装、纺织品等领域的需求将进一步增加。
同时，随着生物医药领域的发展，聚乳酸在医疗器械方面的应用也将获得更多机会。
3.政策支持的加强：近年来，我国政府对生物可降解材料领域的支持力度不断加大，通过政策引导和补贴等方式，加快了聚乳酸产业的发展。
这将为聚乳酸的应用提供更好的环境和机会。
4.生产技术的改进：聚乳酸的制备工艺仍然面临一些问题，如聚乳酸的降解速度较慢、价格较高等。
研究人员正在积极寻求新的生产技术，以提高聚乳酸的降解速度和降低成本，进一步推动聚乳酸的发展。
《聚乳酸纳米复合材料的制备与性能研究》篇一一、引言随着环保意识的日益增强和可持续发展理念的深入人心，生物基材料的研究与应用日益受到重视。
聚乳酸（PLA）作为一种可生物降解的聚合物，具有良好的生物相容性和可加工性，被广泛应用于医疗、包装、农业等领域。
然而，为了进一步提高聚乳酸的性能，满足不同领域的应用需求，研究者们开始探索将纳米技术与聚乳酸相结合，制备出聚乳酸纳米复合材料。
本文将重点研究聚乳酸纳米复合材料的制备方法及其性能。
二、聚乳酸纳米复合材料的制备1. 材料选择与准备制备聚乳酸纳米复合材料所需的主要材料包括聚乳酸、纳米填料以及其他添加剂。
纳米填料的选择对复合材料的性能具有重要影响，常用的纳米填料包括纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米纤维素等。
2. 制备方法聚乳酸纳米复合材料的制备方法主要包括熔融共混法、原位聚合法、溶液共混法等。
本文采用熔融共混法，将聚乳酸与纳米填料在高温下进行熔融共混，制备出聚乳酸纳米复合材料。
三、聚乳酸纳米复合材料的性能研究1. 力学性能通过拉伸试验、冲击试验等方法，研究聚乳酸纳米复合材料的力学性能。
实验结果表明，加入适量的纳米填料可以提高聚乳酸纳米复合材料的拉伸强度、冲击强度和硬度。
2. 热性能利用差示扫描量热仪（DSC）和热重分析仪（TGA）等设备，研究聚乳酸纳米复合材料的热性能。
实验结果表明，纳米填料的加入可以提高聚乳酸纳米复合材料的热稳定性和玻璃化转变温度。
3. 生物相容性通过细胞培养、生物降解试验等方法，研究聚乳酸纳米复合材料的生物相容性。
实验结果表明，聚乳酸纳米复合材料具有良好的生物相容性，可应用于医疗领域。
四、结论本文采用熔融共混法制备了聚乳酸纳米复合材料，并通过实验研究了其力学性能、热性能和生物相容性。
实验结果表明，加入适量的纳米填料可以提高聚乳酸纳米复合材料的各项性能。
聚乳酸纳米复合材料具有良好的应用前景，可广泛应用于医疗、包装、农业等领域。
未来，研究者们将继续探索更多种类的纳米填料和制备方法，以进一步提高聚乳酸纳米复合材料的性能和应用范围。
聚乳酸材料在3D打印中的研究与应用进展一、本文概述随着科技的不断发展，3D打印技术已经成为现代制造业的重要组成部分。
作为一种创新的增材制造技术，3D打印在多个领域都展现出了巨大的应用潜力。
而聚乳酸（PLA）材料，作为一种生物降解塑料，因其良好的生物相容性、环保性以及优良的加工性能，在3D 打印领域得到了广泛的应用。
本文旨在概述聚乳酸材料在3D打印中的研究与应用进展，分析其在不同领域的应用现状，探讨其面临的挑战及未来发展趋势。
通过深入了解聚乳酸材料在3D打印中的应用，我们可以更好地把握这一技术的发展方向，为未来的研究和应用提供有益的参考。
二、聚乳酸材料的特性聚乳酸（PLA）是一种生物降解塑料，由可再生植物资源（例如玉米）提取出的淀粉原料制成。
它具有一系列独特的特性，使得它在3D打印领域中得到了广泛的应用。
PLA具有良好的生物相容性和生物可降解性。
这意味着它在人体内不会产生有害物质，且在自然环境中能够被微生物分解，从而有助于减少环境污染。
因此，PLA在医疗和生物领域的应用中表现出巨大的潜力。
PLA具有良好的加工性能。
在3D打印过程中，PLA具有较高的熔融温度和较低的熔融粘度，使得打印出的模型具有较高的精度和表面质量。
PLA的打印温度适中，不需要过高的打印温度，这有助于延长3D打印机的使用寿命。
PLA还具有优异的机械性能。
虽然其强度和硬度相对较低，但PLA 具有较高的抗拉伸强度和抗弯曲强度，能够满足大多数3D打印应用的需求。
同时，PLA还具有较好的热稳定性和化学稳定性，能够在一定的温度范围内保持其性能稳定。
PLA材料还具有良好的环保性。
由于它是从可再生植物资源中提取的，因此在使用过程中不会对环境造成负担。
PLA的降解产物为乳酸，可以被自然界中的微生物分解为水和二氧化碳，从而实现真正的循环利用。
聚乳酸材料的优良特性使其在3D打印领域具有广阔的应用前景。
随着科技的不断发展，PLA材料在3D打印中的研究与应用将会取得更多的突破和进展。
聚乳酸（PLA）的合成及改性研究摘要介绍聚乳酸（PLA)的基本性质、合成方法及应用范围.综述了国内外PLA的改性研究及目前有关PLA性能改进的方法。
概括了PLA在合成改性中需要注意的问题，展望了PLA的发展前景:不断改进、简化和缩短PLA的合成工艺；用新材料、新方法对PLA进行改性，开发出新用途、高性能的PLA材料是PLA的研究方向。
关键词：聚乳酸合成改性前言聚乳酸（PLA）是一种以可再生生物资源为原料的生物基高分子，具有良好的生物降解性、生物相容性、较强的机械性能和易加工性。
聚乳酸材料的开发和应用，不但可解决环境污染问题，更重要的意义在于为以石油资源为基础的塑料工业开辟了取之不尽的原料资源。
此外，由于它的最终降解产物为二氧化碳和水，可由机体正常的新陈代谢排出体外,是具有广泛应用前景的生物医用高分子材料（如可吸收手术缝合线）、烧伤覆盖物、骨折内固定材料、骨缺损修复材料等.近几年来，有应用到纺织材料、包装材料、结构材料、电子材料、发泡材料等更广泛的领域的研究报道.PLA的应用市场空间和发展潜力巨大，有关它的研究一直是可生物降解高分子材料研究领域的热点。
1、聚乳酸的研究背景在石油基高分子材料广泛应用的今天，生物基高分子材料因其具有来源不依耐石油、生物相容性好、可生物降解等突出特点越来越受到关注。
聚乳酸（ PLA）作为一种可从淀粉分解、发酵制备原料乳酸，再经聚合获得高分子产物的生物基来源、可生物降解高分子材料,具有良好的应用前景。
但因聚乳酸性能上存在不足( 韧性差，降解不可控,亲水性差，功能性单一等） ,限制了其更为广泛的应用.因此，研究人员在其结构及性能的基础上进行了大量的改性研究，采用化学合成、物理共混、材料复合等方法，试图在物理机械性能、生物降解性能、表面润湿性能以及多功能化等方面有所改善或加强，从而扩展聚乳酸的应用领域。
聚乳酸（PLA)是由人工合成的热塑性脂肪族聚酯。
早在20 世纪初，法国人首先用缩聚的方法合成了PLA【1】;在50 年代，美国Dupont 公司用间接的方法制备出了相对分子质量很高的PLA；60 年代初，美国Cyanamid 公司发现，用PLA 做成可吸收的手术缝合线，可克服以往用多肽制备的缝合线所具有的过敏性;70 年代开始合成高分子量的具有旋光性的D 或L 型PLA，用于药物制剂和外科等方面的研究;80 年代以来，为克服PLA 单靠分子量及分子量分布来调节降解速度的局限，PLA 开始向降解塑料方面发展.作为石油基塑料的可替代品，其最大的缺点就是脆性大、力学强度较低,亲水性差，在自然条件下它降解速率较慢；因此近年来对PLA 的改性己成为研究的热点。
甘蔗纤维增强聚乳酸复合材料的应用领域随着环保意识的提高和可持续发展的理念日益深入人心，生物基复合材料作为一种环保、可再生资源得到了广泛关注。
甘蔗纤维增强聚乳酸复合材料作为生物基复合材料的一种，具有较好的性能和应用前景。
本文将从以下几个方面论述甘蔗纤维增强聚乳酸复合材料的应用领域。
一、甘蔗纤维增强聚乳酸复合材料的制备方法甘蔗纤维增强聚乳酸复合材料的制备方法通常包括预处理、增强剂掺杂、挤出成型等步骤。
首先对甘蔗纤维进行表面处理和改性，以提高其与聚乳酸基体的相容性和增强效果；然后将处理后的甘蔗纤维与聚乳酸树脂进行混合，加入助剂，通过挤出成型或注塑等工艺形成复合材料制品。
二、甘蔗纤维增强聚乳酸复合材料的性能特点1.力学性能：甘蔗纤维增强聚乳酸复合材料具有良好的抗拉伸、抗弯曲、抗冲击等力学性能，强度和刚度较高，符合工程材料的要求。
2.耐热性能：甘蔗纤维增强聚乳酸复合材料具有良好的耐热性能，能够在一定温度范围内保持较好的力学性能和稳定性。
3.生物降解性：作为生物基复合材料，甘蔗纤维增强聚乳酸复合材料具有良好的生物降解性能，符合环保要求。
三、甘蔗纤维增强聚乳酸复合材料的应用领域1.包装领域：甘蔗纤维增强聚乳酸复合材料可用于食品包装、日用品包装等领域，具有良好的机械性能和生物降解性，符合包装材料对环保、安全的要求。
2.汽车零部件：甘蔗纤维增强聚乳酸复合材料可用于汽车内饰件、外观件等零部件的制造，具有良好的机械性能和耐热性能，符合汽车行业对轻量化、绿色材料的需求。
3.建筑领域：甘蔗纤维增强聚乳酸复合材料可以应用于建筑模板、装饰材料等领域，具有良好的力学性能和稳定性，能够满足建筑材料的使用要求。
甘蔗纤维增强聚乳酸复合材料具有较好的应用前景，具体应用领域还有待进一步拓展和研究。
随着技术的不断进步和生物基材料领域的发展，相信甘蔗纤维增强聚乳酸复合材料将在更多领域得到应用，并为推动绿色制造和可持续发展做出贡献。
四、甘蔗纤维增强聚乳酸复合材料的未来发展方向随着人们对环境保护意识的不断提高以及可持续发展理念的深入人心，生物基复合材料作为一种环保、可再生资源，受到了越来越多的关注。
新型环保生物可降解材料PLA纤维发展情况聚乳酸（PolylacticAcid,PLA）纤维，是由碳水化合物富集的物质（如长米、甜菜、木薯等农作物及有机废料)与一定菌种发酵成乳酸，再经单体乳酸环化二聚或乳酸的直接聚合制得高性能乳酸聚合物，最后采取一定纺丝方式制成PLA纤维。
由于多用玉米等谷物为原料，所以又称为“玉米纤维”。
PLA纤维原料来源于自然，制品废弃物可被完全降解为自然所需的H2O 和CO2，实现了完全自然循环，是21世纪极其发展前景的纤维材料。
一、聚乳酸纤维国内外的发展1.国内的PLA纤维国内主要的聚乳酸(PLA)树脂生产企业为浙江海正生物材料股份及同杰良生物材料。
海正生物现有PLA切片产能5000t/a，同杰良生物的万吨级PLA项目于2014年通过验收。
此外，安徽丰原生物化学股份正在筹建10万t/a的聚乳酸生产线。
PLA纤维生产方面，恒天长江生物材料从2007年开始建设万吨级PLA熔体直纺项目，目前已基本建成。
浙江嘉兴普利莱新材料于2008年建成1000t/a的PLA长丝生产线；后与河南南乐县政府合作成立了河南龙都生物科技，其2万t/aPLA纤维(8000t/a长丝和12000t/a短纤)项目于2014年7月试车成功，主要使用进口PLA切片。
此外，安徽马鞍山同杰良生物材料年产千吨级纺丝生产线于2014年建成、安徽丰原生化2000t/a纺丝生产线于2018年建成。
整体而言，我国PLA纤维产业正进入蓬勃发展时期，但当前存在规模不大，应用尚未完全开发等问题。
2.国外的PLA纤维国外PLA纤维研发起步较早。
1962年美国Cyanamid公司纺制出了可生物吸收的PLA医用缝合线，但由于当时PLA的合成方法还相当落后，难以进行批量生产。
1991年，美国Cargill公司开展了以玉米为原料制备乳酸(LA)及PLA的合成技术研究，并进行了PLA纤维中试生产技术的研发，随后PLA纤维工业才逐渐发展起来。
1997年Cargill公司与美国DowChemical公司合资组建了聚焦PLA开发的NatureWorks公司。
聚乳酸复合纤维的性能及应用吕 晶 张 泉 (东华大学纺织学院,上海,200051)摘 要:介绍了聚乳酸(P LA)聚合物和纤维的性质,以及根据P LA性质开发的新型复合纤维材料及其在纺织上的应用。
关键词:聚乳酸,性能,应用,复合纤维中图分类号:TS102165;T Q342129 文献标识码:A 文章编号:1004-7093(2004)09-0001-051 聚乳酸及其纤维自从合成纤维技术成熟以来,聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚酰胺(PA)和聚丙烯(PP)纤维在机织、针织和非织造布方面都得到了广泛的应用,其终端产品不仅用在纺织服装领域还用在工业领域。
目前聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)的工业化生产也为其应用奠定了基础,而聚乳酸(P LA)以其更加有竞争力的性能呈现在纺织生产商面前,并将在众多的应用领域中证明自己的价值。
美国Cargill Dow聚合物公司通过将玉米淀粉发酵转化成乳酸,再将乳酸直接聚合得到了P LA。
P LA不像其他再生植物材料(如纤维素)那样只能通过湿法纺丝制得纤维,而可以通过熔融纺丝得到P LA纤维。
与湿法纺丝相比,熔融纺丝不仅可以降低生产成本,而且可以减少对环境的污染,并能赋予纤维更多的性能。
P LA是由一种酸和一种醇缩合得到的聚合物,是聚酯的一种,因此其性能在许多方面与PET 相近。
例如,P LA与PET在熔融纺丝前都需要进行真空干燥以避免水解;P LA与PET的可纺性都好,并且通过拉伸可以提高强力。
但除收稿日期:2004-07-09作者简介:吕晶,女,1977年生,在读博士研究生。
主要从事涤纶工业丝和其他高性能纤维性能和应用的研究。
了上述相同点之外,P LA和PET的性质在很多方面都存在差异甚至是完全相反的。
性能的差异首先基于原料的不同来源———P LA来自于植物纤维,而PET来自于石油的提炼物;在加工过程中以及最终产品性能上的根本差异还在于各自不同的聚合物结构。
首先,PET属于芳族聚酯,在每个循环单元都有一个苯环,而P LA是脂肪族聚酯,侧基只有甲基,这将会妨碍链段旋转;其次,PET大分子链是线性的,而P LA大分子趋向于螺旋结构;第三, P LA的丙交酯二聚物存在4种旋光性不同的异构体,4种异构体开环聚合可得到3种旋光性不同的P LA,即左旋的P LLA(L2聚乳酸),右旋的PD LA (D2聚乳酸)和消旋的PD LLA(D L2聚乳酸)。
P LA 的几种旋光性结构中P LLA及PD LA是半结晶高分子,PD LLA是非结晶高分子。
PD LLA由于其非晶态结构,降解快,强度耐久性差,只能用作药物缓释载体,而PD LA及P LLA则机械强度较好,可用作医用缝合线和外科矫正材料。
其中P LLA由于降解产物是左旋乳酸,能被人体完全代谢,无毒、无组织反应。
在聚合过程中,生产不同旋光性P LA的比例是可以控制的,通过对成分的控制,可得到不同性质的P LA[1]。
P LA作为一种热塑性的植物纤维聚合物,其独特的形态、不同的异构体成分都使其在纺丝成形后具有多种性能。
下面介绍的就是P LA的性能以及为更好地利用这些性能所开发的P LA纤—1—维、P LA复合纤维及其在织物上的应用。
2 P LA性能及应用2.1 生物降解性P LA纤维作为一种通过熔融纺丝得到的植物纤维材料综合了合成纤维与天然纤维的诸多优点,其中最突出的就是其原料的可再生性和无污染性。
这就消除了来自于石油的合成纤维普遍存在的污染问题和资源不可再生的问题。
P LA及其共聚物具有良好的生物相容性和良好的生物降解性,在体内可逐渐降解为二氧化碳和水,对人体无毒、无积累。
一般认为,P LA及其共聚物降解的早期阶段是化学水解,降解速率与分子结构有关。
PD LLA由于甲基处于间同立构或无规立构状态,因此是完全无定形的,水解非常快,主要是无定形区域增加了水的吸收。
而P LLA 由于甲基处于全同立构状态,因此可以结晶,结晶度取决于许多因素,如分子质量、热历史和加工历史、温度以及热处理时间。
在自然条件下P LLA 显示出相当慢的降解速率,通过对P LLA的改性可以控制其降解速率,如加入一些亲水性成分到聚合物中或降低P LLA的结晶度可以加速P LLA 的降解[2]。
P LA纤维在相对湿度98%、温度60℃以上时可以很快降解。
大量的实验证明,P LA聚合物可用于施肥,在德国已获得DI N2Certco混合肥料证书,其降解产物可以作为肥料来生产玉米、水稻等,将来可以再生成P LA。
全部P LA都能完全被重新转化生产新的P LA。
从这一点来看,P LA比其他可循环使用的聚合物材料降低了在环境方面的消耗。
在一定的湿度环境下,即使没有微生物, P LA聚合物降解为乳酸(单体),其降解的速度视温度和湿度而定,在比较典型的填埋温度下,其降解所需时间为2～10年[3]。
P LA这种在自然条件下、在分子水平上进行完全回收再利用的性质称为可持续使用性。
当然,P LA并不是一种完全意义上的可持续使用材料,因为在聚合、纺丝或制造过程中不可避免地有能量的消耗。
但是,P LA已经展示了比合成纤维优秀的可持续使用性和对环境较低的影响性,并且在某些方面已超过了许多天然纤维材料。
2.2 稳定性用即弃产品的生物降解性是一项重要性能,而最终产品在应用过程中的稳定性也是必须予以极大关注的性能。
P LA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在一接触到微生物时就发生降解。
2.3 亲水性由于水分子极易与P LA大分子上的极性氧基团结合,所以P LA比大多数热塑性聚合物(如PET、PA、PP)具有更好的亲水性。
因此,P LA纤维及其织物的吸湿能力、对湿气的传导能力都比上述合成纤维有所提高。
虽然P LA纤维的吸湿能力不如棉纤维,但是可以在很多情况下代替PET 和PA纤维,使织物获得较好的透湿气性能,因此P LA纤维适合用作运动服和其他传统服装的面料。
P LA纤维可以用在对湿传递要求很高的环境中。
目前最有效的一种湿传导纤维是称为4DG 的纤维(图1),其纵向有多个凹槽,这些凹槽具有芯吸功能。
通常4DG纤维的原料都是PET,在经过亲水整理后就获得了毛细效应。
当水沿着沟槽运动时,沟槽表面的亲水整理剂会被乳化,当水中的整理剂浓度增大后,水的表面张力减小,而促进芯吸的浸润力也随之减小。
在长期接触水后,大部分亲水剂会被冲掉,最终使纤维的亲水性下降。
虽然上述现象可以通过永久性的亲水整理得到改善,但是如果用P LA来纺制4DG纤维,就可获得永久的、高效的湿传递效果。
由于P LA纤维良好的亲水性,目前在非织造图1 4DG纤维形态图—2—布方面也有较好的应用。
在射流喷网非织造过程中,在保持其他参数不变的情况下,用具有较好亲水性的纤维成网,可以提高水流在其表面的作用力,获得缠结效果更好的非织造布。
在湿法成网过程中,亲水性纤维比疏水性纤维成网更均匀。
2.4 染色性对用作服装面料的P LA 纤维,其染色性能是很重要的一个指标。
P LA 纤维可以用标准的PET 纤维分散染料和相同的工艺进行染色。
通常机织物和针织物对于染色性能的要求比非织造产品要高,但是某些特殊用途的非织造产品对染色性能也有很高的要求,合成革就是这一类产品。
合成革常用剥离型复合纤维通过水流喷网的方法生产。
首先将剥离型纤维梳理成网,再通过水流喷射使纤维相互缠结,同时使每根纤维被剥离成多根更细的纤维。
一般初始纤维线密度在313dtex 左右,剥离后的单纤线密度可达到0.22dtex 。
经过合适的后整理工艺,这些更细的纤维逐渐形成类似羊羔皮的表面风格。
这种人造皮革的颜色是白色的,可以被染成所需要的颜色。
一般该剥离型复合纤维由PET 和PA 两组分交替排列构成,因此染整过程中不能使用同一种染料进行染色,为取得统一的色泽必须经过两次染色加工过程。
如果采用单一组分如PA 或PET 生产剥离型纤维,那么裂片间的结合力较大,在加工过程中不能被剥离。
现在Cargill Dow 聚合物公司用PET 和P LA 两种组分生产剥离型复合纤维(如图2),在加工过程中很容易被剥离,且可以用同一种染料进行染色,因而不仅提高了效率,节约了成本,而且赋予产品更均匀的色泽。
图2 P LA/PET 复合纤维截面形状2.5 弹性含有P LA 组分的剥离型复合纤维具有良好的弹性。
用剥离型纤维织成的织物经机械、化学整理后复合纤维发生剥离,使织物的弹性和蓬松性下降。
对于弹性要求较高的产品,可以用P LA 代替PET/PA 剥离型纤维中的PET 组分来提高织物的弹性。
此外,对于枕头、床垫布、纤维填充物等对弹性、蓬松性要求很高的产品,P LA 纤维的弹性也可以完全满足要求。
用PA/PET 或PA/P LA 剥离型纤维生产水刺非织造布时主要存在以下问题:如果在水刺过程中复合纤维较易发生剥离,那么在梳理成网的过程中也会发生不必要的剥离,影响成网的质量;如果提高组分间的结合力,使其在梳理成网的过程中不发生剥离,那么在射流喷网的过程中也将很难剥离。
为解决这个问题,Cargill Dow 公司利用其FIT 专利纺丝技术对复合剥离型纤维的截面形状作了如图3所示的改进,图示结构的复合纤维可以在梳理过程中有效阻止剥离,射流喷网过程中能有效剥离。
图3 P LA/PA 剥离型复合纤维截面形状的改进由于当前P LA 价格较高,为了降低生产成本而又不牺牲P LA 的弹性,目前开发了一种皮芯结构的P LA/PP 复合纤维(图4),采用三组PP 作为芯组分,P LA 作为皮组分。
该皮芯结构纤维比普通的皮芯结构纤维有更高的弹性,并且可在降低P LA 用量的同时仍保持很好的弹性。
继续增加PP 的含量,则P LA 组分成为三条辐条状的连接,图5是该结构的理想形状,这时的纤维仍能保持图4 P LA/PP 复合纤维—3—图5 P LA/PP 复合纤维理想截面形状较高的弹性。
2.6 防火性对于填充材料,除了弹性、回弹性外,防火性也是很重要的性质。
P LA 虽然不是天然的防火材料,但是比未经防火处理的PET 的防火性要好。
与其他聚合物相比,P LA 聚合物焚烧时比较干净,其燃烧时与纸张、纤维素和碳水化合物较相似。
P LA 不含芳香烃或氯,燃烧时有一股白烟,产生的副产品很少,有0.01%的灰。
P LA 在燃烧时释放较少的烟气,在燃烧的瞬间产生很大的收缩力,使体积缩小以远离火源。
因此,P LA 可以用作室内装饰品,像窗帘、桌布、沙发布等。
2.7 熔点的多样性P LA 熔融温度范围在120～175℃之间,因此可以通过控制结晶熔点来生成不同的P LA 异构体。
通常可以利用P LA 的这一性质生产双组分的粘合纤维。
如图6(a )用高熔点的P LA 作为芯组分,低熔点的P LA 作皮组分生产皮芯结构的粘合纤维。
