聚乳酸纤维.doc

聚乳酸纤维现有合成纤维的资源基础-石油-总有枯竭的时候, 而天然高分子在自然界的生物合成总量现在高达每年 107~184 × 1012 吨,利用率也很低。因此,如何充分利用这些资源将是今后纤维业的主要研发任务之一。发展“绿色工业”是实现可持续发展战略的基本出路, 因此, 是否符合“绿色化”要求是衡量一种新型纤维的生命力的先决条件。各种纤维的能源消耗量对比聚乳酸由乳酸合成, 乳酸的原料为所有碳水化合物富集的物质, 例如粮食( 玉米、甜菜、土豆、山芋等) 以及有机废弃物( 玉米芯或其他农作物的根、茎、叶、皮;城巿有机废物;工业下脚料等) ,可以不断再生, 这有利于摆脱石油化纤的原料短缺威胁。将有机废弃物转化为乳酸, 对于环境和资源保护也具有深远的意义。聚乳酸所用的原料均无毒性, 其中 L- 乳酸是一种有高生化活性及安全性的重要有机酸, 被广泛应用于食品、化工、皮革、染料、化妆品、工业电子、农药、医药等领域。工艺中,发酵污水的处理不存在难题, 聚乳酸及其原料的生产、制备、循环过程。聚乳酸的原料生产聚乳酸的原料是乳酸,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。 L- 乳酸的工业化生产主要有微生物发酵法和化学合成法两大类。中国发酵乳酸工业主要采用玉米、大米、薯干粉等为原料, 以谷糠、麦皮等为辅料,以α- 淀粉酶、糖化酶为液化剂、糖化剂, CaCO3 为中和剂, 经发酵生产乳酸钙,再进一步酸化纯化得到乳酸产品。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,得到的聚合物极易氧化着色,应用受到一定的限制。由于原料原因,聚乳酸有聚 d- 乳酸( PDLA ) 、聚 L- 乳酸( PLLA )和聚 dL- 乳酸( PDLLA )之分。生产纤维一般采用 PLLA 。聚乳酸在所有生物可降解聚合物中熔点最高, 结晶度大, 热稳定性好, 加工温度在 170~230 ℃之间,有良好的抗溶剂性,因此能用多种方式进行加工,如挤压、纺丝、双轴拉伸、注射吹塑。聚乳酸及其共聚物的纺丝可采用溶液纺丝和熔融纺丝工艺, 主要采用干纺- 热拉伸工艺,而干纺纤维的机械性能要优于熔纺纤维。研究表明,聚乳酸的分子量及其分布、纺丝溶液的组成及浓度、拉伸温度、聚乳酸的结晶度和纤维直径,都影响最终纤维的性能。 PL LA 的特性粘度降聚乳酸是热塑性聚合物, 可采用熔融纺丝。熔纺同溶液纺相比具有经济上的优势, 因此对其研究非常活跃。 PLLA 对温度非常灵敏, 在升温过程中特性粘度有较大幅度的下降, 而且温度越高, △η越大。因此成纤聚合体中的金属、单体、