聚乳酸与聚乳酸纤维特点及生产应用研究.docx

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聚乳酸与聚乳酸纤维特点及生产应用研究
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，，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，，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
　　
　　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。
　　
　　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。
　　
　　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***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