聚乳酸与聚乳酸纤维特点及生产应用研究.doc

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与生物相容性,由它织成的织物具有丝绸般的光泽与舒适的肌肤触感,快干且抗皱,因此该纤维具有较广阔的发展前景。由于聚乳酸纤维就是一种可完全生物降解的合成纤维,因此就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)就是以由谷物、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与合成纤维的特点,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与水,随后在太阳光合作用下,又会成为淀粉的起始原料。由于这就是一个循环过程,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)的生产原料乳酸就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就是乳酸,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)与L-型(左旋光)两种对映体,等量的L-乳酸与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,一种就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;另一种方法就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)的开环聚合与乳酸的直接聚合。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。其中乳酸的环化与提纯就是制备丙交酯的难点与关键,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与骨固定材料等的要求。乳酸直接缩聚就是由精制的乳酸直接进行聚合,就是最早也就是最简单的方法。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***甲烷、三***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3×105~5×105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。熔融纺丝采用热拉伸二步法纺丝工艺,PLLA就是热塑性聚合物,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→POY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。