聚乳酸及其纤维的制备和应用新进展
聚乳酸及其共聚物的应用及研究进展
聚乳酸及其共聚物的应用及研究进展随着医学的发展，在现代医学治疗中经常需要一些暂时性的材料，尤其是在外科领域，如可吸收缝线、软组织植入、骨折内固定材料、人工血管、止血剂、外科粘合剂以及药物缓释系统，这就要求植入的材料在创伤愈合或药物释放过程中可生物降解。
所以近年来，可生物降解高分子材料正日益广泛的应用于医学领域。
作为药物缓释系统的载体材料，在药物释放完后不需要再经手术取出，可以减轻用药者的痛苦和麻烦。
因此生物降解高分子材料是很多需长期服用的药物的理想载体。
作为体内短期植入物，也可很大程度的减轻患者的痛苦。
对于医学临床应用于生物组织中的生物材料往往有如下要求：首先要确保材料和降解产物无毒性、不致癌、不致畸、不引起人体细胞的突变和组织反应；其次要与人体组织有较好的相容性，不能引起中毒、溶血凝血、发热和过敏等现象；此外，还要具有化学稳定性，抗体液、血液及酶的体内生物老化作用[1]；适当的物理机械性能及可成型性；具有要求的降解速度等[2]。
在过去的（近）20年中，发现的符合上述要求的可生物降解高分子材料有很多，如聚乳酸、丙交酯-乙交酯共聚物、聚羟基乙酸、聚羟基丁酸酯等。
这些高分子降解物大多都含有可水解的化学键。
而PLA是聚酯类可生物降解高分子聚合物中的一种，因其具有突出的生物相容性，具有与天然组织相适应的物理力学性能，和其在化学和生物性能上的多功能性而引人注意[3]。
1 聚乳酸(polylactic acid，PLA)概述PLA的结构式为：O C CHCH3OO CCH3CH OnPLA是继聚乙醇酸之后第二类经FDA批准可用于人体的生物降解材料。
其不仅具有优良的机械强度、化学稳定性，还具有良好的生物相容性和生物降解性。
近年来，国内外对其在生物医学方面的应用作了大量的研究。
其已在手术缝合线、骨修复材料、药物控制缓释系统以及组织工程支架（如人工骨、人造皮肤）方面有着较广泛的应用。
PLA还可制成纤维或包装材料用以替代聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等，从而解决废塑料公害问题[4]。
聚乳酸及其纤维的制备和应用新进展
少、 稳定 性 高 、 型 加 工容 易 、 品性 能 不易 劣 化 成 产
收稿 日 ：０ １ ｌ ０ 期 ２ ０ 一Ｉ 一 ９ 作者简介 ： 海亮 ． ，９ １ 朱 男 １ 年生 ， ８ 在读学生 。主要从事 化学、 化工及离分子材 料盼研究 。
的 高分 子 量 聚乳 酸 【 ， 辟 了一 步法 生 产 聚乳 酸 ４开 Ｊ
擒
耍 ： 文综 速 了聚 乳酸厦歼堆 的生产发展历 史、 奉 现有制备工 艺， 示了新型高分子 材井 聚乳酸歼堆 的开发 展
和 应 用 前景 。
关■词 ： 乘乳酸 ， 歼堆 ， 制备 ， 用 应
中田分类 号 ：Ｑ ４ Ｔ ３２９
文献标识码 ： Ａ
文章编 号 ：０４ ０３砌 １０ —７９ （
合 ） Ｌ 的方 法 。该 法 是 制各 聚 乳酸 最 早 也 是 最 简 ３ Ｊ 单 的方 法 ， 乳酸 聚合 时间 的长短受 催 化剂 的影 响 ， 聚合 物分 子量 的 高低则 与聚 合温 度及 反应 体 系 内 的水 分含 量有关 。但一 步法 的聚 合方 法制备 出了高分 子量 的聚乳酸。
环化和 提纯 是 制 备 丙 交 酯 的难 点 ， 也是 制 备 聚 乳 酸 的关 键 。 目前 有 关 乳 酸 两 步法 聚 合 的 报 道 较 多 ， 聚合 条件 和工 艺 参 数 的选 择 随 引 发 剂 的不 但 同而 不 同。两 步法 生 产 聚 乳 酸 过程 中 ， 交酯 的 丙
的新 途径 。
２２ 两步 法 ．
维普资讯
一
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产 业 用纺织 品
第２ ０卷 总第 １７ ３ 期
两 步法 是 当今 生产 聚乳 酸 的主要 方法 … 。两 步法生产 聚 乳 酸 的 生产 工 序为 ： 第一 步 将 乳 酸 脱 水 环化制 成 丙 交 酯 ； 二 步 将 丙 交酯 开 环 聚 合制 第
聚乳酸-纳米纤维素复合薄膜的制备及应用研究进展
聚乳酸-纳米纤维素复合薄膜的制备及应用研究进展张萌;冀嘉钰;樊丽;刘鹏涛【摘要】聚乳酸(PLA)是一种绿色高分子材料,原料来源充足、无污染且可被生物降解.同时,PLA还具有良好的机械性能和物理性能,易被加工制作成膜.纳米纤维素(NC)也是一种天然的可再生资源,来源广泛、机械强度好且刚度高.将NC加入到PLA中制备复合薄膜可大幅提高复合薄膜的机械性能;但两者的界面相容性差,从而影响PLA-NC复合薄膜的机械性能.根据近几年国内外的研究文献,本文综述了PLA-NC复合薄膜的制备工艺、界面相容性的改善方法及其应用.【期刊名称】《中国造纸学报》【年(卷),期】2019(034)003【总页数】6页(P71-76)【关键词】聚乳酸;纳米纤维素;复合薄膜【作者】张萌;冀嘉钰;樊丽;刘鹏涛【作者单位】天津科技大学,天津市制浆造纸重点实验室,天津,300457;天津科技大学,天津市制浆造纸重点实验室,天津,300457;天津科技大学,天津市制浆造纸重点实验室,天津,300457;天津科技大学,天津市制浆造纸重点实验室,天津,300457【正文语种】中文【中图分类】O636;TS7211 聚乳酸(PLA)随着人们环保意识的不断提高和国家对各行业环保方面法律法规力度的加强，人们越来越关注环境友好型材料的开发与应用。
聚乳酸(PLA)是一种无毒且具有优良生物可降解性的聚合物，可由乳酸缩聚而成，也可由丙交酯开环聚合而成，故又称作聚丙交酯[1]。
PLA在光或者微生物的作用下可分解成水和二氧化碳，两种产物均不会对环境造成二次污染，被广泛应用于各个领域，尤其是包装、生物医学、建筑、纺织、农业和林业等领域，因此，其也被称为“第四类新材料”。
但PLA也存在一定的缺点，例如，PLA的降解速度过快，水、酸、碱、醇、胺等物质均会引起其降解；PLA对于温度等环境条件也有严格的要求，使它的应用局限在制备使用周期较短的塑料制品上，不能用作长时间储存的容器材料[2-3]；PLA分子链堆积松散，导致PLA薄膜柔性差、质脆且硬；且PLA制备成本高、加工难度大、对生产设备要求高；这些缺点限制了PLA的广泛应用。
聚乳酸纤维的研究进展
ＰＡ 的 纺 丝 成 型 较 难 控 制 ， 使 Ｐ Ａ Ｉ 要 Ｌ
在纺丝成 形 时具 有 较好 的流 动性 ， 必须 达 到
一
定 的纺丝温 度 。但 是 Ｐ Ａ在 高温 下 ， Ｌ 尤其
经受较 长 时 间的 高 温容 易分 解 。根 据 Ｆ ｍ． ａ
２ 聚 乳 酸 纤 维 的制 备
聚乳酸 纤维 的 制备 方 法 ， 要 包 括 熔融 主
（ ｎ一１Ｈ２ ＋Ｈ＿∈ ） ｏ ＿Ｏ—ＣＨ—Ｃ ｎ ０Ｈ
性、 抗紫 外线 功能 ， 并富有 光泽 和弹性 。在服 装 面料 、 家用 装 饰材 料 、 医用 材 料 、 织 造 材 非
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料、 生物 可降 解包 装 材 料等 领 域 具 有 广 阔 的
应 用发展 前景 。作为 一种完 全 可生物 降解 对
２ １ ２ 纺 丝 温 度 ．．
应条 件要 求不 高 ， 同时 易于 控制 了反 应 的可
逆平衡 ， 品 的得 率 和质 量 也 较 好 。但 由于 产
路 线长 、 本高 ， 成 在激 烈的市场 竞争 中难 以获 得较 高利润 ， 响 了聚乳 酸 及其 衍 生 物 产 品 影
的推 广应 用。
二步 法 是 当 今 生 产 聚 乳 酸 的 主 要 方
法 Ｊ 。生 产工序 为 ： 酸脱 水 环 化制 成丙 交 乳 酯， 再开 环聚 合制得聚 乳酸 。 丙交 酯开 环聚合是 目前研 究较 为成熟 的
一
种聚合 方法 ， 法可 用的催 化剂较 多 ， 反 该 对
壬基苯 酯 （ ＮＰ ） 以有 效 地抑 制 聚乳 酸在 Ｔ Ｐ可 熔融纺 丝过 程中 的降解 【 。 ３ Ｊ
山 西纺 织服 ｔ ２１． ｔ ０１１
聚乳酸纤维及其共混纤维的纺制及结构与性能研究
聚乳酸纤维及其共混纤维的纺制及结构与性能研究近年来，人们对生物可降解纤维的研究日益增多，其中聚乳酸纤维成为了一种备受关注的材料。
聚乳酸纤维具有良好的生物相容性、可降解性和可塑性等特点，因此在医学、纺织、包装等领域具有广泛的应用前景。
在聚乳酸纤维的制备过程中，纺丝工艺是一个重要的环节。
通过选择合适的纺丝工艺，可以调控纤维的结构和性能。
常见的纺丝方法包括湿法纺丝、干法纺丝和熔融纺丝等。
湿法纺丝是最常用的方法之一，通过将聚乳酸溶液挤出到共混纤维的浸泡槽中，再经过拉伸和干燥等步骤，得到聚乳酸纤维。
干法纺丝则是通过将聚乳酸颗粒加热至熔点后挤出，再经过拉伸和冷却等步骤，制备纤维。
熔融纺丝是将聚乳酸颗粒直接加热至熔点，然后通过挤出、拉伸和冷却等步骤制备纤维。
不同的纺丝方法具有不同的工艺参数和纤维结构，因此对于聚乳酸纤维的制备来说，选择合适的纺丝方法是非常重要的。
除了纺丝工艺，共混纤维也是一种重要的研究方向。
通过将聚乳酸与其他纤维进行共混，可以获得具有更好性能的纤维。
常见的共混纤维包括聚乳酸/聚己内酯纤维、聚乳酸/聚乙烯醇纤维等。
共混纤维的制备方法通常是将两种纤维按一定比例进行混合，然后通过纺丝方法将其纺制成纤维。
在纺制后，聚乳酸纤维的结构与性能也是一个研究的重点。
通过扫描电子显微镜和X射线衍射等技术，可以观察到纤维的形貌和结晶性质。
聚乳酸纤维的性能包括力学性能、热性能和降解性能等。
力学性能是指纤维的强度和伸长率等，热性能是指纤维的热稳定性和热分解温度等，降解性能是指纤维在自然环境中的降解速度和产物等。
这些性能的研究可以为聚乳酸纤维的应用提供参考。
综上所述，聚乳酸纤维及其共混纤维的纺制及结构与性能研究是一个具有重要意义的课题。
通过选择合适的纺丝工艺。
聚乳酸纤维合成工艺及应用
聚乳酸纤维及其应用姓名（学院班级学号）摘要：聚乳酸纤维是优秀的绿色环保纺织材料之一，近年来对其结构和性能已经有了比较系统的研究。
本文分析了聚乳酸及其纤维的组成结构、物理和化学性能，介绍了生产制备聚乳酸纤维的制备工艺，并对聚乳酸纤维的应用领域和发展前景作了介绍。
关键词：聚乳酸纤维；结构性能；制备工艺；应用前景0 前言人类在21世纪的最大课题之一是保护环境。
塑料和合成纤维虽然都很有用，但大多数不能自然分解，其废弃物会造成污染。
自20世纪60年代，人们开始研究和开发生物可降解聚合物，以保护环境。
其中以聚乳酸纤维最为瞩目。
聚乳酸也称为聚丙交酯，它属于聚酯家族，因为具有良好的加工性能，优良的生物相容性和合适的力学性能，所以制品种类很多，用途很广泛。
本文只介绍聚乳酸纤维及纺织品。
1 聚乳酸纤维概述1.1 聚乳酸纤维简介聚乳酸( Polylactic Acid)，简称PLA，化学结构式为：聚乳酸纤维又称玉米纤维，它是由玉米等谷物原料经过发酵、聚合、纺丝制成的。
在其生产过程中，首先将玉米中的淀粉提炼成植物糖，再将植物糖经过发酵形成乳酸，乳酸再经过聚合生成高性能的乳酸聚合物，最后将这种聚合物经过熔体纺丝等纺丝方法制成聚乳酸纤维。
它是一种以乳酸为主要原料的高分子聚合物。
聚乳酸由乳酸合成，而乳酸的原料是所有碳水化合物富集的物质，如粮食以及有机废弃物。
聚乳酸纤维是一种性能较好的可生物降解纤维。
在微生物的作用下，其废弃物会分解生成碳酸气体和水，它们在阳光下通过光合作用又会生成起始原料淀粉，而淀粉又是聚乳酸的原料（如图2-10），这实现了资源的可持续利用。
用玉米等谷物原料加工聚乳酸产品对综合利用资源，减少环境污染具有重要的意义和价值。
1.2 聚乳酸形态结构图1-1和图1-2为聚乳酸纤维的横截面形态和纵向表面形态。
聚乳酸纤维横截面为近似圆形且表面存有斑点，而聚乳酸纤维纵面存在无规律的斑点及不连续性条纹，这些无规律的斑点及不连续性条纹形成的原因主要是由于聚乳酸存在着大量的非结晶部分，在水、细菌、氧气的存在下，可以进行较快的分解而形成的。
生物可降解材料聚乳酸的制备改性及应用
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。
聚乳酸的国内外现状及发展趋势
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。
2024年聚乳酸纤维市场前景分析
聚乳酸纤维市场前景分析引言聚乳酸纤维是一种生物可降解材料，具有良好的生物相容性和可塑性。
随着人们环保意识的增强和对可持续发展的需求，聚乳酸纤维市场逐渐崭露头角。
本文旨在分析聚乳酸纤维市场的前景，探讨其发展趋势及应用领域。
聚乳酸纤维市场的现状目前，聚乳酸纤维市场正逐步发展壮大。
聚乳酸纤维的制备工艺不断改进，生产成本得到有效降低，大规模生产和应用已成为可能。
聚乳酸纤维的性能也得到了提升，包括强度、耐久性以及抗菌性等方面的改进。
在纺织、医疗、包装等领域，聚乳酸纤维正逐渐取代传统材料，成为市场的新宠。
聚乳酸纤维市场的发展趋势1.可持续发展的推动：聚乳酸纤维作为一种生物可降解材料，符合可持续发展的理念，正逐渐在各个领域得到推广和应用。
2.环保法规的支持：各国政府对于环保产业的发展给予了极大的支持，聚乳酸纤维作为一种环保材料，在政策层面上享有优惠政策和资金补贴。
3.创新技术的突破：聚乳酸纤维的制备技术不断创新，在纤维特性、生产效率和品质控制等方面取得了重要突破，助力市场的快速发展。
4.应用领域的拓展：聚乳酸纤维具有优良的柔软度和可塑性，适用于纺织、医疗、包装等多个领域，随着技术的不断发展，聚乳酸纤维在更多领域有望得到应用拓展。
聚乳酸纤维市场的应用领域1.纺织行业：聚乳酸纤维在纺织行业中具有广泛的应用前景。
其柔软度和可塑性使其成为开发各种服装和纺织品的理想材料，如衣物、床上用品和家居用品等。
2.医疗行业：聚乳酸纤维在医疗行业中有着重要的应用。
其生物相容性高、可降解性好的特点使其成为生物医学材料的理想选择，如缝合线、人工血管和修复组织工程等。
3.包装行业：由于聚乳酸纤维的环保特性，其在包装行业中的应用前景广阔。
聚乳酸纤维制成的包装材料可以有效减少对环境的影响，适用于食品、药品等领域。
4.其他领域：聚乳酸纤维还可以应用于农业、建筑等领域。
在农业领域，聚乳酸纤维可用于土壤改良和农膜覆盖材料；在建筑领域，聚乳酸纤维可用于制备可降解的建筑材料，减少对环境的污染。
聚乳酸的改性及应用研究进展
近年来，随着技术的不断发展，聚乳酸在各个领域的应用也在不断拓展。例如， 通过共聚改性等方法，聚乳酸在高性能纤维和医用材料等领域取得了重要进展。 此外，聚乳酸在3D打印技术中也表现出良好的应用前景，为个性化医疗和产品 定制提供了新的可能。
环境保护及其挑战聚乳酸作为一种生物降解材料，具有较好的环境友好性。然 而，在聚乳酸的制备和使用过程中，仍存在一些环境保护问题。首先，聚乳酸 的制备需要大量的有机溶剂，这些溶剂在使用后往往会产生大量废液，对环境 造成一定压力。其次，聚乳酸的降解过程中可能会产生一些有污染性的降解产 物，如何有效控制这些产物对环境的影响是一个重要问题。
1、改进生产工艺，降低聚乳酸的生产成本，提高产量和质量。 2、深入探讨聚乳酸的改性技术，以便更好地满足不同领域的应用需求。
3、在应用研究方面，应聚乳酸在生物医学、纺织、包装和建筑材料等领域的 新应用模式的探索和现有应用问题的优化。
总之，聚乳酸作为一种环保材料，其改性和应用研究具有重要的理论和实践意 义。随着技术的不断进步和应用领域的拓展，我们有理由相信聚酸将在未来 的可持续发展中发挥更加重要的作用。
研究PLA阻燃改性后的生物相容性和降解性能；4）优化加工过程中的阻燃保护 措施。随着聚乳酸阻燃改性研究的深入，有望为拓宽PLA的应用领域提供重要 支持。
聚乳酸（PLA）是一种由可再生资源——乳酸合成的生物降解材料，被广泛应 用于包装、医疗、纤维等领域。由于其良好的生物相容性和可降解性，聚乳酸 在现代社会中具有广泛的应用前景。本次演示将重点探讨聚乳酸的制备方法、 应用领域、环境保护问题以及研究进展。
聚乳酸纤维的应用领域与优势聚乳酸纤维具有许多优点，如环保可降解、良好 的力学性能和化学稳定性等，使得它在许多领域都有广泛的应用。首先，在服 装领域，聚乳酸纤维具有优异的透气性、吸湿性和保暖性，适合制作各种服装， 如运动服、户外服装和内衣等。其次，在建筑领域，聚乳酸纤维可以用于制作 建筑保温材料、装饰材料和土工布等。此外，在农业领域，聚乳酸纤维可用于 制作农用膜、包装材料和生物降解的农用无人机等。
聚乳酸纤维制备应用与开发前景
由精制 的乳酸直接进行聚合 ，是制备聚乳酸最早也是最简单的
方法 。
由于原料有 Ｌ 一 乳酸 、 Ｄ ． 乳酸和 Ｄ Ｌ 一 乳酸 ， 因此 聚乳酸亦 有聚 Ｄ
乳酸 （ Ｐ Ｄ Ｌ Ａ）、聚 Ｌ 一 乳酸 （ Ｐ Ｌ Ｌ Ａ）和聚 ＤＬ ． 乳酸 （ Ｐ ＤＬ Ｌ Ａ）之分 。 生 产纤 维 一 般 采 用 Ｐ Ｌ Ｌ Ａ。 １ ． 】 ． ２丙交酯开环聚合 其生产工序为 ：第一步将乳酸脱水环化制成丙交酯 ：第二步将 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 ，也 是制备聚乳酸 的关键 。这种方法可制得高分子量 的聚乳酸 ，
水 能 经 济
聚乳酸纤维制备 应用与开发前景
任志康 贾东 东
新疆大学纺织与服装学院 新疆 乌鲁木齐
【 摘 要】 简单介绍聚乳酸的聚合制备 方法和 聚乳酸纤维在 纺织行业 的应 用，并对适 合于各种服装 面料， 家用装饰织物及产
业 用纺 织 品 的 开 发 前 景 作 了探 讨 。
【 关键词】聚乳酸纤维 ；制备 ：应 用 ：产 品开发
明，作为一种可降解 的高分子 ．在纤维制备 的每一步都影响其分子 量 。Ｐ Ｌ Ｌ Ａ对温度非 常灵敏 ， 在升 温过程 中特性豁度有较大幅度 的下 降； 而且温度越高 ，△ Ｎ越大 。因此成纤聚合体 中的金属 、单体、水 等的含量 必须严格控制 ． 尤其是残 留金属及水分子在纺丝前必须严格 去 除，否则在纺丝过程 中会 引起分子量 的急剧下降 、腐 蚀加工机械 ，制得 的纤维性能降低 。
聚乳酸 的合成方法通常有两种 ，即丙交 酯 （ 乳酸 的环装二聚体） 的开环聚合和乳酸 的直接 聚合 １ ． １ ． １ 乳酸直接缩聚
聚乳酸及其改性的研究和应用进展
聚乳酸及其改性的研究和应用进展1 聚乳酸的研究进展绿色化学为开发新的乳酸衍生物拓展了思路，生物聚合物(如聚乳酸)就是绿色化学的应用领域之一。
目前环保行业的明星是利用乳酸生产的新型聚酯材料——聚乳酸(PLA)，它也称为聚丙交酯(polylactide)，属于聚酯家族。
聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且可以再生，主要以玉米、木薯等为原料。
聚乳酸的生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，因此是理想的绿色高分子材料。
聚乳酸中间体丙交酯具有3种立体异构体，因此由丙交酯开环聚合所得到的聚乳酸有多种链结构，如聚L一乳酸(PLLA)、聚D一乳酸(PDLA)和聚D，L 一乳酸(PDLLA)等，链结构决定了聚乳酸的性能。
Purac公司和Sulzer Chemtech公司联合开发一种新型低成本、高效的聚合工艺以生产高质量聚乳酸。
这种新型工艺基于先进的聚合和液化技术并利用由Purac提供的特种丙交酯以高效生产各种各样的PLA产品。
Purac提供丙交酯单体作为聚合进料并利用先进聚合技术与Sulzer合作以生产PLA。
这项工艺可大幅度降低工艺和产品的开发时间，从而促进PLA产品快速可靠地进入市场。
这项新工艺仅要求较少的投资，并具有放大化生产的巨大潜力。
Purac介绍说，由丙交酯合成PLA相当简单，而且不会产生任何副产品。
丙交酯是一种环状二聚物，由两种不同构型的乳酸单体组成。
使乳酸生成环状二聚体(丙交酯)，再开环缩聚成PLA。
在此过程中，丙交酯必须经过提纯，否则难以获得分子量较高的聚合物。
Pyramid Bioplastics公司在德国东北部威廉·皮克城应用Uhde Inventa Fischer公司(德国纤维机械制造商)的技术在建设年产6万t的装置。
计划于2012年建成，预计2010年全世界塑料消费量预计将达为2．5亿t，西欧消费量为4900万t(占19．5％，其中29．5 用于包装材料)，预计1445万t包装材料中5 (约70万t)会被以聚乳酸为主的生物塑料所替代。
聚乳酸纤维制备的研究进展
熔 融纺 丝和
１ １ 熔 融纺 丝法 ．
１ １ １ 原料 预 处理 ．．
合成纤维经过近几 十年 的飞速 发展 ， 在纺织纤 维 中占有 了 很大 的比重 ， 已成为 日常 生活 和工农业 生产 领域 中不可 缺少 的 原材料 ， 但绝大多数合成纤维 的原料取 自石油 、 煤炭等不可冉生
的资源， 使用丢弃后很难降解 ， 会长期存留在环境中， 造成污染。
为此 ， 可降解、 原料可再生的“ 绿色纤维 ” 材料成为 了当今世界研
应而产生降解， 造成分子质量大幅度下降， 从而严重影响成品纤
维 的品质 ， 所以纺丝前要 在高真 空下严格 地除 去聚乳 酸物料 的
水分 （ ＜５ ×１ ） 含量 ０ ０ 。此外 ， 这种降解反应对温 度也很 敏感 ， 即使在水分含量很低 的情 况下熔融 纺丝 ， 聚乳 酸也会 因热降解
聚乳酸在活泼和潮湿 的环境 中会通过酯键断裂发生水 解反
上插入右旋乳酸或其他单体单元可以有效控制其结 晶度。Ｇ ． Ｓｈ ａｋ １ 用 由左旋乳 酸（２ ｔ ） ｃｍ ｃ 等【］ ９ｗ 和内消旋乳 酸 （ｗ ） ８ ｔ 共
聚得 到的聚乳 酸进行熔融高速纺丝 ， 研究结 果表 明， 这种共聚 物 纤维的结 晶度较 低 ， 韧性 好 于纯 Ｐ ， 纤维 。Ｍｉｏｉ ａ ａａ ｉ ＩＡ Ｌ ｄ ｒ Ｔ ｋ ｓｋ
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材料导报
２０ 年 ２ ０６ 月第 ２ 卷第 ２ ０ 期
聚乳酸纤维的研究进展
V ol 136N o 14#10#化 工 新 型 材 料N EW CH EM ICAL M A T ERIA L S 第36卷第4期2008年4月作者简介:孟龙(1977-),男,在读硕士生。
联系人:郭效军(1969-),男,副教授,博士,硕导,主要从事纳米材料化学的研究工作。
聚乳酸纤维的研究进展孟 龙 魏彩虹 张 力 严 军 查 飞 郭效军*(西北师范大学化学化工学院,兰州730070)摘 要 聚乳酸是一种新型的生态环保型高分子材料。
本文主要介绍了世界各国对聚乳酸纤维研究及生产的相关情况,对聚乳酸的生产工艺作了深入的探究,并介绍了聚乳酸的应用及发展前景。
关键词 聚乳酸,纤维,生物可降解,应用Advances of poly(lactic acid)fibersM eng Long Wei Caihong Zhang Li Yan Jun Zha Fei Guo Xiao jun(College of Chemistr y and Chemical Eng ineering ,Northw est Nor mal U niversity ,Lanzhou 730070)Abstract Po ly (lact ic acid)(P L A)has g enerated g reat interests as one o f the most inno vativ e mater ials.T he med-ical applications of this polymer arise fr om its bioco mpatibility and biodeg radability.A critical review o n the pr oduction of po ly (lact ic acid)fiber by v ario us methods was present ed,alo ng w ith co rr elatio ns betw een st ructur e and pr operties of t he fibers.T he applications and the deveio pmental pr ospect o f po ly mer w ere also discussed.Key words po ly (lactic acid),fiber ,bio deg radation ,a pplicat ion近年来,随着人们环保意识的提高以及石油资源枯竭危险的日益临近,寻求可再生资源制备高分子材料成为高分子科学和技术发展的一大方向。
聚乳酸(PLA)的研究进展
1、玻璃纤维增强聚乳酸的改性
玻璃纤维（GF）具有高强度、耐候、耐热、绝缘性好等特 点，与其他纤维比较，玻璃纤维的价格很低，是廉价高性能增 强材料。玻璃纤维增强PLA能够提高PLA的力学性能和热变形温 度。 如表3-2所示，40%的长玻璃纤维增强PLA的拉伸强度、弯曲 强度分别是纯PLA的1.6倍、1.7倍，弯曲模量是纯PLA的3.1倍 ，冲击强度是纯PLA的5.2倍，热变形温度由纯PLA的58℃提高 到167℃； 表3-2 40%玻璃纤维增强PLA力学性能比较
丙交酯开环聚合 第一步是乳酸经脱水环化制得丙交酯。
第二步是丙交酯经开环聚合制得聚丙交酯。
优点：可以使用纯度不高的乳酸为原料，并且得到的是高 分子量的PLA。 缺点：提纯丙交酯工艺复杂，技术要求高，设备投资大， 产品成本高。
4、聚乳酸的性质
（三）聚乳酸的降解
PLA在高温和应力作用下成型时，PLA大分子由于受热和应力 作用或在高温下受微量水分、酸、碱等杂质及空气中氧的作 用而发生分子量降低或大分子结构改变等化学变化。 在细菌、真菌、藻类等自然界存在的微生物作用下能发生化 学、生物或物理作用而降解或分解。其特点是在失去作为塑 料的利用价值而变成垃圾之后，不但不会破坏生态环境，反 而会提高土壤的生物活性，这种降解也称为生物降解。
30%的短玻璃纤维增强PLA的拉伸强度、弯曲强度分别比纯 PLA提高了27.5%、10.2%，弯曲模量比纯PLA提高了148.5%，冲 击强度比纯PLA提高了53.3%，热变形温度提高了10℃左右。
表3-3 30%玻璃纤维增强PLA力学性能比较
2、天然植物纤维增强聚乳酸的改性
天然植物纤维增强高分子能够提高材料的强度和硬度。常用 的天然植物纤维可以分为3类，见表3-4。
聚乳酸非织造布的开发和利用前景
由于聚乳酸本身所具有的优良性能，使得用纺粘法制得的聚乳酸纺粘法非织 造布在常温下具有良好的耐气候性、强度保持性；在土壤、海水、污泥等自然环 境下经历一定时间后可完全分解为水和二氧化碳，对环境不造成污染，并且其分 解产生的二氧化碳又通过植物的光合作用被重新合成淀粉等生产聚乳酸的原料， 所以聚乳酸纺粘法非织造布是新型环保型的非织造布产品。
湿法成网非织造布用的纤维则较短，长度为２—６ｍｍ。
熔融纺丝法生产聚乳酸纤维目前己经进入商品化生产阶段，钟纺公司己经有
商品名为Ｌａｃｔｒｏｎ的左旋聚乳酸长丝生，通过熔融纺丝技术成功地纺制出了聚乳酸纤维、薄膜和纺粘非 织造布，己经开发的纤维品种包括单丝、复丝和短纤维（常规型和皮芯复合型）。 三菱人造丝公司最近申请了一项有关熔纺法制备聚乳酸纤维的专利，采用纺丝一 拉伸工艺，此方法的主要特点是纤维的断裂伸长较溶液纺高５０％以上，生产出来 的纤维可用于制作钓鱼线缝合线以及非织造布等。
的二聚体即丙交酯为原料，在较温和的条件下脱水进行的开环聚合，然后经过脱 除单体而生成聚乳酸，也称之为一步法，这种方法得到的聚乳酸性能较好，分子
量较高；另外一种是以乳酸、乳酸酯或乳酸衍生物为原料在高真空、高温下直接 缩聚脱水而进行的聚合，可分为溶液聚合法和熔融聚合法，这种直接聚合方法得 到的聚乳酸分子量较低。
目前虽然聚乳酸纤维的原料来源丰富且价格低廉但是其聚合纺丝加工等过程所需要的成本较高而且聚乳酸纤维的聚合度有待于进一步提高因而使聚乳酸的非织造产品大规模工业化生产和广泛使用受到一定的限制但聚乳酸本身的生物降解特性使得其作为环保材料取代现有的不可降解的非织造布产品推进绿色环保有着巨大的作用将成为今后纪非织造布中的一种重点发展的非织造布产品
另外，由于聚乳酸熔喷非织造布环保性和生物相容性决定了其在医疗卫生上会得
聚乳酸(PLA)纤维的生产及应用开发
ｅｒ ｃ ｌｓ ｃ 的 Ｌ ａ ａ 聚乳酸 （ Ｌ 纤维是一种完全可生物降解的 Ｔ ｒ ｍａ 和 Ｐａｔｒｈ Ｐ Ａ纤 维 。 Ｐ Ａ） 商业化 的聚乳酸（ Ｌ 纤维是以玉米淀粉等 Ｐ Ａ） 聚合物 ， 降解产物是 ， 并且其原料乳酸是从玉米等可再生天然物
度 较高 。 是 ， 纺丝过 程 中 ， 但 在 由于溶 剂 有 毒 ， 纺
聚乳酸并不是一种新 的聚合物 ， 早在１３ 年 ， ．２ ９
关键 词 ：聚乳 酸 （ Ｌ Ｐ Ａ）纤 维 玉米淀 粉 可生物 降解性 纺织
１ 引言
随着人类崇尚 自然 ，回归 自 然的需求 以及环
境保护意识 的不断增强 ， １ ２ 世纪成为了一个绿色 环保 的世纪 。大力开 发可生物降解纺织新材料 ，
２ 聚 乳酸 （ Ｌ ） Ｐ Ａ 纤维 的 生产
维普资讯
２６ ０ 年第３ ０ 期
济 南纺织化 纤科技
．３ ｌ・
聚乳酸 （ Ｌ Ｐ Ａ）纤维酌生产及应用开发
成 玲 （ 天津 工 业 大学 天津 市改性 与功 能 纤维重 点 实验 室 ，天 津 ３ ０ ６ ０ １ ０）
摘 要 ：近年来 ，聚乳酸 （ Ｌ Ｐ Ａ）纤维作为一种利用玉米淀粉等可再 生资源加 工制造 的完全可生 物降解的纤维材料 ， 已经越 来越 引起广泛的关注。 由于它有许 多突出优异的性能， 从而给纺织工业开发新 产品带来了新的发展机遇。 充分认识和 了解Ｐ Ａ Ｌ 纤维的生产及其性能， 对今后有效地进行该纤维的开发应 用十分重要。 本文详细介绍 了 目 Ｌ 纤维的生产技术、 前Ｐ Ａ 纤维性能以及Ｐ Ａ Ｌ 纤维在 纺织上 的应用。
南于Ｐ Ａ Ｌ 纤维是以玉米等为原料并可生物降解
的合成纤维 ， 属于高科技纤维 中的功能类纤维 ， 其
聚乳酸纳米纤维材料的制备及其性能研究
聚乳酸纳米纤维材料的制备及其性能研究近年来，纳米材料的制备和研究备受关注，因其特殊的性能和应用前景。
其中，聚乳酸（PLA）纳米纤维材料是一种新兴的功能材料，具有优异的力学性能、光学性能和生物相容性，被广泛应用于医学、纺织、电子等领域。
一、PLA纳米纤维制备方法PLA纳米纤维的制备方法主要有静电纺丝法、旋转纺丝法、相分离纺丝法等。
其中，静电纺丝法是一种被广泛采用的制备方法。
1. 静电纺丝法静电纺丝法的原理是通过高电压电场使溶液中聚合物分子形成锥状液滴，接着在电场作用下产生电荷，使液滴表面张力降低，液滴在电场作用下逐渐变细，并且捕捉室内的湿气，因此可以拉出纤维。
制备PLA纳米纤维的过程中需要有合适的溶剂、聚合物浓度、电压和喷嘴直径等条件。
2. 旋转纺丝法旋转纺丝法也被广泛应用于PLA纳米纤维的制备。
它的原理是利用旋转界面的剪切作用将聚乳酸分子拉成纳米级的纤维，具有低成本、高生产效率等优点。
3. 相分离纺丝法相分离纺丝法的原理是利用液液分离的相分离现象制备纳米纤维。
通过选择合适的非溶剂、溶剂和聚合物体系，以及制备过程的辅助条件，可以获得高质量的PLA纳米纤维。
二、PLA纳米纤维的性能研究1. 力学性能PLA纳米纤维具有优异的力学性能。
研究表明，纳米纤维的强度和模量均比普通PLA纤维高，且具有很高的延展性。
这是因为纤维表面的高比表面积使纤维的分子结构更加紧密，能有效地增强材料的力学性能。
2. 光学性能PLA纳米纤维具有优异的光学性能。
研究表明，纳米纤维的纳米级直径可以使材料在特定波长下产生类似光子带隙的效应，使材料具有光学响应性质，并且在有机太阳能电池、光学器件等领域具有广阔应用前景。
3. 生物相容性PLA纳米纤维具有优异的生物相容性。
研究表明，纳米纤维对生物组织和细胞具有良好的生物相容性，能够有效地降低组织损伤和感染的风险。
在医学、药物缓释、组织工程等领域具有广泛的应用前景。
三、PLA纳米纤维的应用展望PLA纳米纤维具有广泛的应用前景。
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1 聚乳酸的研究历史
聚乳酸的研究和开发历史可以追溯到 20 世 纪 30 年代 ,著名高分子化学家 Carothers 曾对聚乳 酸的合成做过报道 。1944 年 Filachiene 在 Hovey、 Hodgins 及 Begji 研究的基础上 ,对聚乳酸的聚合 方法进行了系统的研究 。1954 年 DuPont 公司采 用新的聚合方法制备出了高分子量的聚乳酸。 1962 年美国 Cyanamid 公司用聚乳酸制成了性能 优异的可吸收缝合线 。20 世纪 70 年代聚乳酸在 人体内的易分解性和分解产物的高度安全性得到 了确 认 , 作 为 少 数 被 美 国 食 品 及 药 物 管 理 局 ( FDA) 批准的生物降解医用材料聚乳酸已有系列 产品上市 。近来 , 由于人们想逐渐摆脱对现有的
在乳酸聚合方面 ,美国道化学和卡吉尔公司 组成的合资公司卡吉尔·道聚合物公司是目前世 界上最大的聚乳酸生产企业 ,该公司于 1994 年建 成了 4 000 t/ a 聚乳酸生产装置 ,1998 年生产能力 扩大至 7 300 t/ a ,2001 年增至 12. 5 万 t/ a 。预期 聚乳酸生产能力将在 3 年～5 年内达到 45 万 t/ a 。 同时 ,卡吉尔·道聚合物公司已建成了开环聚合生 产高分子量聚乳酸装置 ,生产规模已达万吨级。 除此之外 ,日本的岛津公司 、三井东亚化学 、美国 Ecohem、德国 Boehringer 和 Ingelheim 也有一定的聚 乳酸生产能力 。随着聚乳酸聚合机理研究的深 入 、新催化剂的采用 ,必将为制备聚乳酸提供新 的 、有效的聚合方法 。
乳酸二步法聚合反应亦可在本体聚合 、溶液 聚合 、乳液聚合等不同的聚合体系中完成 。本体 聚合一般采用辛酸亚锡做引发剂 ,在聚合反应中 , 大多数研究者认为辛酸亚锡只是催化剂 ,真正的 引发剂是体系内极少量的杂质 (如水或羟基化合 物等) ,为保证聚合物质量 ,减少副反应发生 ,体系 常采用惰性气体封闭 。该反应特点是 :单体转化 率高 ,所得产物为低消旋化聚乳酸 ,催化剂辛酸亚 锡本身无毒又可作为食品添加剂 ,故不必予以分 离去除 。目前溶液聚合和乳液聚合方法因所制得 的聚乳酸分子量不高 ,一般不采用 。 2. 3 共聚法
最近美国粮食公会和卡吉尔·道聚合物公司 与日本钟纺纤维公司及岛津公司等成功地开发聚 乳酸纤维的生产技术 ,为聚乳酸纤维的应用开辟 了较广阔的空间 。随着乳酸原料生产成本的降 低 ,聚乳酸纤维必将在人们的日常生活中得到广 泛的应用 。
5 聚乳酸及纤维工业的展望
随着原油等不可再生资源的逐步减少 ,努力 开发新型高分子材料是人们追求的主要目标之 一 ,聚乳酸的成功开发为实现这一目标开辟了新 的途径 ,但更重要的是聚乳酸原料的可再生性 、生 产过程的低污染性 。
共聚合是指乳酸单体同其他单体如 GA (乙交 酯) 、ε2CL (乙酸内酯) 和 EG(乙二醇) 等进行共同 聚合生产聚合物的方法 。乳酸通过与其他单体共 聚得到不同结构和性能的聚合物 ,这类共聚物的 研究和合成在聚乳酸功能材料上的应用领域尤为 突出 。用 LLA (左旋乳酸) 、DLLA (外消旋乳酸) 、 DON ( 二 氧 六 环 酮) 、ε2CL 制 备 的 PLLA 、PDLLA 、 PDON、PCL 形成的嵌段聚合物微球 ,经处理后对 甾族类药物有稳定的长效释放功能 。
2 聚乳酸的制备工艺
聚乳酸的制备工艺一般有 :一步聚合法 (简称 一步法) 、两步聚合法 (简称两步法) 和乳酸与其他 单体的共同聚合 (简称共聚) 法 。 2. 1 一步法
一步法就是由精制的乳酸直接进行聚合 (缩 合) [3]的方法 。该法是制备聚乳酸最早也是最简 单的方法 ,乳酸聚合时间的长短受催化剂的影响 , 聚合物分子量的高低则与聚合温度及反应体系内 的水分含量有关 。但一步法制备的聚乳酸分子量 一般较低 ,其数均分子量一般小于 5 000 ,分子量 分布约为 2 。这样的聚乳酸很难满足加工高分子 材料的需要 ,且聚合反应应在高于 180 ℃的条件 下进行 ,该条件下得到的聚合物极易氧化着色 ,这 给聚合 、加工带来了不便 。椐报导 ,近期日本三井 东亚化学公司采用特殊的缩聚方法制备了杂质 少 、稳定性高 、成型加工容易 、产品性能不易劣化 的高分子量聚乳酸[4] ,开辟了一步法生产聚乳酸 的新途径 。 2. 2 两步法
收稿日期 :2001 - 11 - 09 作者简介 :宋海亮 ,男 ,1981 年生 ,在读学生 。主要从事化学 、 化工及高分子材料的研究 。
不可再生资源的依赖及越来越高的环保呼声 ,聚 乳酸又重新受人们的重视 。尤其是近 10 年来 ,在 聚乳酸的生产和加工等方面取得了突破性的进 展 ,目前聚乳酸及其共聚物已在纤维 、医药领域中 得到了应用[1 ,2 ] 。
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聚乳酸及其纤维的制备和应用新进展
宋海亮 (北京理工大学 ,北京 ,100081)
摘 要 :本文综述了聚乳酸及纤维的生产发展历史 、现有制备工艺 ,展示了新型高分子材料聚乳酸纤维的开发 和应用前景 。
关键词 :聚乳酸 ,纤维 ,制备 ,应用 中图分类号 :TQ34219 文献标识码 :A 文章编号 :1004 - 7093 (2002) 02 - 0009 - 04
另外 ,美国近年有四套年产 3. 4 万 t/ a L2乳酸生产 企业在建设中并将于近期投入生产 。因此 ,估计 美国已拥有近 20 万 t 的年生产能力 。荷兰的 Pur2 gll 公司也是生产乳酸的较大企业 ,它不仅在美国 建立了分厂 ,也分别在荷兰和西班牙建立了生产 企业 ,总生产能力约在 4 万 t/ a 左右 。这为大规 模生产聚乳酸及纤维提供了保证 。
目前 ,熔融纺丝法生产聚乳酸纤维的工艺和
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设备正在不断地改进和完善 ,它来自成为乳酸纺丝 成形加工的主流 。
参考文献
[1 ] 杨革生 ,沈新元 ,杨庆. 聚乳酸及其共聚物纤维的制 备及应用. 合成技术及应用 , 1999 , 14 (2) : 23～265
[2 ] 吴之中 ,张政朴 ,鲁格等. 聚乳酸的合成降解及在骨 折内固定材料的应用. 高分子通报 , 2000 , (1) : 73 ～78
4 聚乳酸纤维的用途
聚乳酸纤维的物理性能接近尼龙和涤纶 ,热 稳定性和热塑性好 ;生物降解性能优于纤维素纤 维 ,降解速率可通过改性控制 ,较软 、较轻 (比重 1. 2) ,染色性好 ,色牢度高于 3 级 ,有生物相容性 , 服用舒适 、安全 。
聚乳酸纤维的产品可制成复丝 、单丝 、短纤 、 假捻变形丝及针织物 、非织造布等 ,用途十分广 泛 ,目前主要用于服装 (内 、外衣) 、产业 (建筑 、农 用 、林用 、造纸用) 和医卫领域 (表 1) 。
表 1 聚乳酸纤维的应用
领 域
举 例
服装
内衣 、外衣
建筑材料
种植业用网和非织造布 、地面覆盖 增强材料 、催熟膜 、沙袋等
农业 、林业用材 防杂草袋和网 、奶酪包布 、绑带 、种
料
子袋 、农用化学品和化肥袋
渔业用材料
鱼网 、海带养殖网 、鱼线
造纸业用材料 家用制品 卫生医疗制品
包装材料 普通用具 、室外休闲用具 尿布 、个人卫生用品 、手术缝合线 、 卫生纱布和海绵
离子 (阴 、阳) 聚合工艺复杂 ,多采用氯化锌 、 氯化锡及氯化亚锡等常规催化剂 ,聚合时间较长 , 一般为 8 h～12 h ,同时聚合要求体系有较高的真 空度 ,离子聚合反应的缺点是反应能耗较大 、聚合 物质量不高 。目前有关聚乳酸的烷基金属催化剂 正引起人们关注 ,该类催化剂具有催化效率较高 , 能大大降低聚合反应的能耗等特点 ,采用这类催 化剂聚合反应能在几分钟内完成 。
环境和可持续发展是 21 世纪人类面临的两 大课题 ,高分子材料的发展也是如此 。既不污染 环境 ,又可持续发展的新型高分子材料 ———聚乳 酸正逐渐被人们重视 。聚乳酸是以乳酸为主要原 料聚合所得到的高分子聚合物 。它是一种绿色 、 可再生高分子材料 ,原料来源充分 ,加工生产方 便 ,具有性能优异 ,在自然界中能生物分解 ,且分 解产物不会造成环境污染等优点 。
3 聚乳酸纤维的制备
制备纤维是目前聚乳酸应用最成功的例子 , 纺制聚乳酸纤维所采用的聚合物的原料是 L2乳 酸 ,只有当乳酸聚合物的分子量大于 25 000 时 , 得到的聚乳酸纤维才有较好的物理 —机械性能 。
聚乳酸及其共聚物的纺丝可采用干纺和熔纺 来实现[1] ,通过干纺制得的纤维的机械性能优于 熔纺纤维 。在溶液中 ,链的缠结比熔体中要低得 多 ,因此干纺制得的初生纤维显示出高的拉伸性 能 ;而且干纺通常在相对低的温度下进行 ,热降解 少 ,因此通过干纺和热拉伸过程可制得强度为 2. 3 GPa 的聚乳酸纤维 。日本岛津公司 1992 年在 实验室成功地进行了聚乳酸的熔融纺丝 ,不过其 可纺性和拉伸性在很大程度上依赖于 PLA 原料 的质量 ,同时由于熔融状态下聚乳酸会很快被水 分解 ,因此在熔融纺丝前必须严格除去水分[5] 。 共聚改性后的聚乳酸也可以采用和生产涤纶长丝 相类似的高速纺丝和纺丝 —拉伸一步法生产纤 维 。近几年 ,除津岛外 ,日本的钟纺公司 、美国粮 食公会和卡吉尔·道聚合物 (Cargill Dow Polymer) 公司都相继开发出了聚乳酸纤维 。采用熔融纺丝 法生产的聚乳酸纤维目前已进入了商品化生产阶 段 ,日本钟纺公司已有商品名为 Lactron 的聚乳酸 长丝生产 。尤尼吉卡公司使用美国卡吉尔·道聚 合物公司由玉米生产的聚乳酸 ,通过熔融纺丝技 术成功地纺制了聚乳酸纤维 、薄膜和纺粘非织造 布 ,其商品名为 Terramac 。该公司已开发的纤维 品种包括单丝 、复丝和短纤维 、纺粘非织造布[6] 。