聚乳酸复合纤维的性能及应用
生物可降解材料聚乳酸的制备改性及应用汇总
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。
聚乳酸纤维及其应用_薛敏敏
４ 应用
聚乳酸纤维具有良好的物理机械性能， 其在 医疗、针织物、机织物及非织造物方面有广泛的应 用。 ４．１ 医疗
聚 乳 酸 纤 维 表 面 的 ｐＨ 值 在 ６．０～６．５ 之 间 ， 为 弱酸性， 健康的皮肤也呈弱酸性， 因此， 它与皮肤 有良好的相容性。这种弱酸性的特性也使纤维表面 形成天然和平稳的抗菌环境， 抑制黄色葡萄球菌的 繁殖。同时， 聚乳酸的降解产物— ——乳酸为人体中 葡萄糖的代谢产物， 因此易于吸收。这些特性使聚 乳酸纤维适宜在医疗方面使用， 如手术缝合线。聚
纤维及真丝等天然纤维的物理性能指标。最后， 介绍了聚乳酸纤维在医药、织物和非织造布方面的应用。
关键字： 聚乳酸； 聚合； 溶液纺丝； 熔融纺丝； 应用
中图分类号： ＴＱ３４２
文献标识码： Ａ
文章编号： １００１－ ７０５４ （ ２００６） ０９－ ００４６－ ０４
０ 前言
近年来， 以石油为资源的塑料、橡胶及纤维工 业的迅速发展， 导致地球上能源日趋减少， 环境污 染愈来愈严重等问题日益突显出来。如何解决这些 污染并开发出可自然分解的纤维新材料已成为世界 各国的重要研究目标。其中， 以聚乳酸 （ ＰＬＡ） 为 原料加工而成的可降解纤维材料尤其引人关注。
３ 性能
与常规纤维材料相比， 聚乳酸纤维的最大特 点就是其具有生物可降解性。ＰＬＡ 纤维的降解产物 为二氧化碳和水， 而这两种产物又可通过植物的光
聚乳酸纤维的性能及其在染整中存在问题的综述
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
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》范文
《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
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。
(完整)聚乳酸综述
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
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
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。
PLA的应用前景
生物降解材料聚乳酸类的应用前景引言人类在21世纪的最大课题之一是保护环境．橡胶、塑料和合成纤维虽然与人类的生活密切相关，但大多不能自然分解，其废弃物会造成白色污染．自20世纪6o 年代以来，人们开始研究和开发生物可降解聚合物及其制品，以保护环境．20世纪90年代末刚刚实现工业化的聚乳酸(Poly—lactic Acid，PLA)是其中最有发展前景的一种目前多种已被人们开发和利用的可降解材料中聚乳酸(PLA)是受关注程度较高一种。
聚乳酸(polylactic acid，以下简称PLA)是属于脂肪族聚酯中最重要的一种可生物降解环境友好的高分子材料，其单体原料乳酸可通过发酵玉米等粮食作物大规模制取，因而能完全摆脱对石油资源的依赖；PLA材料具有优良的可生物降解性，在自然环境中，在细菌、水等的作用下，能完全降解为二氧化碳和水，对环境无害，可以彻底解决“白色污染”等问题。
PLA 是热塑性聚合物，具有强度大、模量大等优点，能通过如挤出、模塑、浇注成型、熔纺、液纺、吹塑等传统的加工方法进行成型加工各种形状的产品PLA具有优良的生物相容性、生物可降解性，最终的降解产物是二氧化碳和水，不会对环境造成污染同时PLA具有较高的拉伸强度、压缩模量，但质硬，韧性较差，缺乏柔性和弹性，极易弯曲变形。
这些缺点都限制了它的应用 PLA材料作为21世纪公认的环保、可持续发展的绿色材料，世界各国均将其作为通用塑料替代产品进行深入的探索和开发，其用途及应用领域也必将越来越宽广一1 在临床骨科中的应用由于生物降解聚酯可在体内降解，无需二次手术取出，故在临床骨科中被作为一种内固定材料广泛应用。
2 在药物缓释系统中的应用生物可降解乙交酯和丙交酯的无规共聚物(PLGA)为载体3 医用手术缝合线用生物降解聚酯制得的手术缝合线无须二次取出，且与肌体有良好的相容性，能自行降解。
4骨折固定材料因不锈钢金属材料的强度和韧性远大于人体骨，而且力学性能不能随骨愈合过程动态地变化，出现了医学上“应力遮蔽”现象，导致骨折部位的骨质疏松和自身骨退化。
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。
聚乳酸纤维的特性和用途
聚乳酸纤维的特性和⽤途⽣物降解聚乳酸复合材料【慧聪塑料⽹】众所周知，谈及纤维素材（天然纤维、⼈造纤维、合成纤维）及其原料⾼分⼦物质的安全性时，不能单纯地停留在对⼈直接的安全性上，还要考虑我们居住的地球⽣态系统的安全性，也就是对地球环境负荷的抑制和减少。
近年来成为问题的地球温暖化⽓体不断增加，影响了地球环境，所以不能只从对⼈和⾃然环境安全性的局部观点看，还要依时间、空间从整个环球环境的观点考虑。
另外，纤维产品在其制造、加⼯过程中，使⽤各种各样的化学物质（溶剂、凝固剂、油剂、抗菌剂、耐候剂、防⽕?阻燃剂、防污剂、染料、加⼯整理剂）和能源，这些化学物质也必须以同样的观点考虑，所使⽤的能源也要从环境负荷减少的观点考虑，要求尽量节能。
合成纤维聚乳酸纤维及其原料不仅具有对⼈和⾃然环境的安全性。
⽽且还具有没有添加⼀切有害化学物质的固有抗菌性和防⽕性、耐⽓侯性等。
1、环境负荷的评价在与传统纤维素材对⽐中，采⽤⽣命周期评价（LCA ）将聚乳酸纤维的环境负荷客观?定量地进⾏了评价。
也就是定量地评价从聚乳酸的原料采集经过乳酸发酵、聚合、纤维化（制造?加⼯过程）到使⽤后的废弃物处理（即从摇篮到墓场）的⼆氧化碳排放量。
相当从聚乳酸的原料采集（对⽟⽶地的播种、施肥和撒药、收获），经过淀粉制取、糖化、乳酸发酵，到制造出聚乳酸树脂（切⽚）的每1吨树脂的⼆氧化碳排放量，由美国Nature Works 公司发表。
其次，从树脂切⽚采⽤熔融纺丝进⾏纤维化过程中的⼆氧化碳排放量，已有的合成纤维也没有正式数据，但⼀般在整个⼯艺中所占的⽐例很低，尤其是聚乳酸特别不要⾼能量，在素材间没有⼤的差别（相同）。
最后，考虑关于燃烧废弃时或再资源化时的⼆氧化碳排放量（⽣物降解中进⾏⽣物氧化，也转换成⼆氧化碳），这种场合的排放量可以从化学结构进⾏理论上的预测。
按照各素材将这些数值加起来，采⽤传统粘胶法的再⽣纤维素纤维粘胶丝为14680CO 2Kg ／t 、代表性合成纤维的聚酯纤维为6443 CO 2Kg ／t ，⽽聚乳酸纤维只不过3650 CO 2Kg ／t ，其环境负荷特性显著（表1）。
pla碳纤维强度
PLA碳纤维强度引言PLA（聚乳酸）是一种生物可降解的聚合物材料，具有良好的可加工性和环境友好性。
然而，由于其相对较低的强度，限制了其在一些高强度应用中的使用。
为了克服这个问题，研究人员开始探索将碳纤维添加到PLA中以提高其强度和刚度。
本文将深入探讨PLA碳纤维强度的相关问题。
碳纤维增强PLA的原理碳纤维是一种高强度、高模量的材料，具有优异的力学性能。
将碳纤维与PLA复合可以通过以下几个方面来提高PLA的强度：1. 增加纤维强度碳纤维本身具有很高的强度，将其添加到PLA中可以增加材料的整体强度。
碳纤维的强度可以达到几百兆帕斯卡（MPa），远高于PLA的强度。
2. 提高纤维与基体的结合强度为了有效地将碳纤维与PLA基体结合起来，可以采用表面处理或使用适当的界面剂。
这样可以增加纤维与基体之间的粘结强度，从而提高材料的整体强度。
3. 填充效应碳纤维的添加可以填充PLA的空隙，提高材料的密实性。
这样可以减少缺陷和孔隙的形成，提高材料的强度和韧性。
碳纤维对PLA强度的影响将碳纤维添加到PLA中可以显著提高材料的强度和刚度。
以下是碳纤维对PLA强度的几个影响因素：1. 纤维含量纤维含量是影响复合材料强度的重要因素。
一般来说，随着纤维含量的增加，复合材料的强度也会增加。
然而，当纤维含量超过一定比例时，由于纤维与基体的结合问题，强度增长的幅度将逐渐减小。
2. 纤维长度和取向纤维的长度和取向对复合材料的强度也有显著影响。
较长的纤维可以提供更好的强度增益，而纤维的取向也可以影响材料的力学性能。
3. 纤维表面处理表面处理可以改善纤维与基体之间的粘结强度。
常用的表面处理方法包括物理处理和化学处理。
适当的表面处理可以提高复合材料的强度。
碳纤维增强PLA的应用领域碳纤维增强PLA材料具有良好的力学性能和生物可降解性，因此在许多领域都有广泛的应用。
以下是一些典型的应用领域：1. 3D打印由于PLA碳纤维复合材料具有较高的强度和刚度，适用于制造需要高强度和高精度的3D打印产品。
聚乳酸复合材料
效果：柔性提高，玻璃化温度降低明显， 弹性模量下降，断裂伸长率提高，即在一 定程度上韧性增加，生物相容性提高。
共聚改性
背景：均聚PLA为疏水性物质、降解周期难控制 刚性大、难以加工
定义：通过调节乳酸和其他单体的比例来改变聚 合物的性能
例：
FeiJen合成了乳酸与带保护基的L-天冬氨酸、 L-赖氨酸、L-半胱氨酸和L-甘氨酸 的二聚体。 Ohya合成了羟基乙酸与带保护基的L-天冬 氨酸、L-赖氨酸、L-半胱氨酸的二聚体。
骨科固定及组织修复材料
人工合成载体
在修复骨缺损方面，PLGA-MS释放 系统结合生物活性骨诱导蛋白,作为 骨组织工程的生物材料具有重要的 应用意义
机理：
骨形成蛋白(BMP)可诱导未分化 间充质细胞不可逆地分化为软 骨细胞的成骨细胞,为骨缺损修 复重建的重要生长因子。而单 纯的BMP在机体内会发生流失、 降解和吸收,故不能有效地发挥 其骨诱导作用。
聚乳酸及聚乙二醇改性聚乳酸IR谱图
聚乳酸及聚乙二醇改性聚乳酸DSC谱图
聚乳酸及聚乙二醇改性聚乳酸的接触角和吸水率
共混改性
共混改性：将两种或两种以上的聚合物进行混 合，通过聚合物各组分性能的复合达到改性目 的
按共混组分生物降解性分：
完全生物降解体系
PLA完全生物降解共混体系 PLA／PHA共混体系 PLA／PCL共混体系 PLA／PEO共混体系 PLA／PVP共混体系 PLA／淀粉共混体系
Morita合成了羟基乙酸与带保护基的L-丝氨 酸的二聚体。
聚乙二醇改性聚乳酸共聚物
PLA-PEG-PLA三嵌段共聚物由精制的丙交酯与 聚乙二醇本体聚合而得，以辛酸亚锡为催化剂， 共聚产物用丙酮溶解，蒸馏水中沉淀纯化
聚合温度、时间、聚乙二醇摩尔含量、聚乙二醇链段长度等对共聚物 分子量都有影响
聚乳酸应用领域
聚乳酸热塑级经过多年来的发展，聚乳酸在热塑方面的应用已经日渐成熟，目前市面上出现的聚乳酸热塑类产品丰富多样。
从使用次数分，可分为一次性产品、可多次重复使用产品以及经久耐用甚至具有是高冲击强度的耐用品，如一次性水杯、餐具、塑料瓶、瓶盖、多次使用的水杯、餐具、塑料玩具、笔记本电脑等电器的外壳、汽车饰件等等。
根据业内人士统计，目前市面上的热塑类塑料产品60%以上可以被聚乳酸产品所替代。
虽然目前聚乳酸的生产成本要高于普通塑料，但随着行业的发展以及生产规模的扩大，必将可以使生产成本下降以适应市场需求。
对人体无毒无害的聚乳酸也必将取代被频频爆出含有致癌物质的石油基塑料。
聚乳酸薄膜级薄膜级产品介绍聚乳酸具有最良好的抗拉强度及延展度，适用于各种普通塑料的加工方式，和其他生物可降解塑料相比，聚乳酸薄膜拥有良好的光泽性和透明度，外观和利用聚苯乙烯所制的薄膜相当。
聚乳酸薄膜除了有生物可降解塑料的基本的特性外，在使用过程中，产品表面可形成弱酸性环境，具有抑菌作用，此外，聚乳酸薄膜具有良好的透气性，同时还能隔离气味，而且聚乳酸来源于玉米，对人体无毒无害，因此特别适合作为食品包装等涉及人体健康的材料领域。
目前聚乳酸已经可研制的薄膜有双向拉伸薄膜，流延薄膜和收缩薄膜，产品包括超市包装袋、糖果包装、印刷复合加工膜，带窗口的信封用薄膜，卡片用膜、片等。
超市用聚乳酸塑料包装袋已经在欧洲的部分国家得到了应用推广。
聚乳酸纤维级纤维级产品介绍聚乳酸纤维由聚乳酸加工而成，是一种全生物降解纤维，其制品废弃后经细菌发酵可分解为二氧化碳和水。
聚乳酸纤维的物理性质介于涤纶和锦纶之间，其强度、伸长等也与涤纶和锦纶差不多，但熔点最低，模量较低，具有很好的手感。
聚乳酸纤维的弹性回复率高，玻璃化转变温度适宜，说明其定型和保型性能好。
聚乳酸纤维制成的服装吸湿性优于涤纶，悬垂性和抗皱性好，比涤纶服装更华丽美观。
因此聚乳酸纤维是制造内衣、外装、制服、时装的理想原料。
、聚乳酸 医用
姓 名：学 号：10103114117 专业班级：10小教数学生物医用高分子材料——聚乳酸生物医用高分子材料——聚乳酸摘要：聚乳酸由于其突出特点如可降解、生物相容性好且对人无毒等而备受重视，并且在生物医学领域的应用中得到了良好的效果。
本文对聚乳酸的发展史、现状、性能、优缺点及其等做了简介，并对其未来应用前景做了展望。
关键词：聚乳酸；性能；展望聚乳酸在医学领域中的发展史聚乳酸（PLA）是一种具有优良生物相容性和可生物降解的合成高分子材料，它是美国食品和药物管理局(FDA)认可的一类生物医用材料。
20世纪50年代,由丙交酯(LA)开环聚合制得了高分子量的聚乳酸,但由于这类脂肪族聚酯对热和水比较敏感,长时间未引起人们的足够重视。
直到20世纪60年代,科学工作者重新研究PLA对水敏感这一特性时,发现聚乳酸适合作为可降解手术缝合线材料。
1966年,Kulkarni等提出:低分子量的PLA能够在体内降解,最终的代谢产物是CO2和H2O,中间产物乳酸也是体内正常代谢的产物,不会在体内积累,因此PLA 在生物体内降解后不会对生物体产生不良影响。
随后报道了高分子量的PLA也能在人体内降解,由此引发了以这类材料作为生物医用材料的开端。
聚乳酸性能、优缺点PLA的制备以乳酸为原料进行，较为成熟的方法有两种：一种是乳酸直接缩聚法，另一种是先由乳酸合成丙交酯，再在催化剂的作用下开环聚合。
PLA无毒、无刺激性、具有良好的生物相容性，可生物分解吸收，强度高、不污染环境，可塑性好，易于加工成型。
如：在体内，PLA分解成乳酸，再经酶的代谢生成CO2和H2O，由人体排出，没有发现严重的急性组织反应和毒性反应。
但PLA仍会导致一些温和的无菌性炎症反应。
如颧骨固定术后3年产生了无痛的局部肿块，皮下组织出现了缓慢降解的结晶PLLA颗粒引发的噬菌作用，产生组织反应的真正原因没有定论。
Sugonuma认为PLA降解所产生的碎片是导致迟发性无菌炎症反应的根本原因。
聚乳酸PLA的文献报告
THANKS
感谢观看
竞争格局
中国聚乳酸PLA市场主要由国内 企业主导，但外资企业也在逐步 进入市场。
区域分布
中国聚乳酸PLA市场主要集中在 东部沿海地区，其中江浙沪地区 占比最高。
市场前景预测
技术发展
随着技术的不断进步，聚乳酸PLA的性能将 得到进一步提升，应用领域也将不断扩大。
市场需求
随着环保意识的提高和可降解塑料市场的不断扩大 ，聚乳酸PLA市场需求将继续保持增长态势。
02 03
聚乳酸PLA的制备
制备过程中，需要控制聚合温度、压力、催化剂种类和浓 度等参数，以确保获得高分子量和高结晶度的聚乳酸PLA 。
聚乳酸PLA的性能
聚乳酸PLA具有良好的生物相容性和可降解性，能够在人 体内逐步分解为二氧化碳和水，并被人体代谢排出体外。 此外，聚乳酸PLA还具有较高的机械强度和加工性能，可 广泛应用于医疗、包装、纺织等领域。
加工性能
01
02
03
加工温度
聚乳酸PLA的加工温度较 高，需要严格控制加工条 件。
加工流动性
聚乳酸PLA的加工流动性 较好，有利于加工成型。
加工收缩率
聚乳酸PLA的加工收缩率 较低，有利于控制产品尺 寸精度。
04
聚乳酸PLA的市场分析
全球市场分析
市场规模
全球聚乳酸PLA市场规模持续增长，预计未来几年将保持稳定增 长态势。
详细描述
直接酯化法具有工艺简单、反应条件温和、产物纯度高等优 点，但反应过程中需要使用有机溶剂，且副反应较多，影响 了聚乳酸PLA的分子量和产率。
丙交酯开环聚合法
总结词
丙交酯开环聚合法是聚乳酸PLA生产中的另一种常用方法，通过开环聚合丙交 酯得到预聚物，再经过结晶、分离等步骤得到聚乳酸PLA。
关于几种新型包装材料
关于几种新型包装材料1.聚乳酸聚乳酸（PLA）是以有机酸乳酸为原料生产的新型聚酯材料，性能胜于现有塑料聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等材料，被产业界定为新世纪最有发展前途的新型包装材料，是环保包装材料的一颗明星，在未来将有望代替聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等材料用于塑料制品，应用前景广阔。
聚乳酸的优点主要有以下几方面：(1）生物可降解性良好。
聚乳酸使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，对保护环境非常有利。
(2)机械性能及物理性能良好。
聚乳酸适用于吹塑、热塑等各种加工方法，加工方便，应用十分广泛。
可用于加工从工业到民用的各种塑料制品、包装食品、快餐饭盒、无纺布、工业及民用布。
进而加工成农用织物、保健织物、抹布、卫生用品、室外防紫外线织物、帐篷布、地垫面等等，市场前景十分看好。
(3）相容性与可降解性良好。
聚乳酸在医药领域应用也非常广泛，如可生产一次性输液用具、免拆型手术缝合线等，低分子聚乳酸作药物缓释包装剂等。
聚乳酸生产是以乳酸为原料，传统的乳酸发酵大多用淀粉质原料，目前美、法、日等国家已开发利用农副产品为原料发酵生产乳酸，进而生产聚乳酸。
美国LLC公司生产聚乳酸工艺为：玉米淀粉经水解为葡萄糖，再用乳酸杆菌厌氧发酵，发酵过程用液碱中和生成乳酸，发酵液经净化后，用电渗析工艺，制成纯度达99.5％的L－乳酸。
由乳酸制PLA生产工艺有：(1）直接缩聚法，在真空下使用溶剂使脱水缩聚。
(2）非溶剂法，使乳酸生成环状二聚体丙交酯，在开环缩聚成PLA。
美国一家研究所研制成功把制乳酪后的废弃土豆转化为葡萄糖糖浆，再用细菌发酵成含乳酸酵液，经电渗析分离、加热使水分蒸发，得到可制薄膜与涂层的聚乳酸，可作保鲜袋及代替有聚乙烯和防水蜡的包装材料。
法国埃尔斯坦糖厂与一所大学研制出用甜菜为原料，先分解成单糖，发酵生产乳酸，再用化学方法将乳酸聚合为聚乳酸，也可利用工业制糖工序的下脚料贫糖液来生产聚乳酸，生产成本大幅度下降。
聚乳酸综述
聚乳酸的合成、生产、加工及应用发展综述摘要：综述了在目前面临石油危机情况下，聚乳酸作为一种可生物降解的高分子聚合物，在当今社会的发展现状及其前景。
阐述了聚乳酸的直接合成法、聚合法、改性合成及新型合成工艺。
关键词：聚乳酸，合成，改性，应用一、前言聚乳酸(PLA)，也称聚丙交酯，是以玉米等富含淀粉的农作物为原料，经过现代生物技术合成乳酸，再经过特殊的聚合反应过程生成的高分子材料。
聚乳酸具有完全可降解性，埋入土壤中6-12个月即可发生降解，聚乳酸制品在使用后可降解成二氧化碳和水。
因此，聚乳酸是一种真正意义上的能完全降解的生物环保材料，被视为继金属材料、无机材料、高分子材料之后的“第四类新材料”。
由于聚乳酸树脂具有环境保护、循环经济、节约化石类资源、促进石化产业持续发展等多重效果，是近年来开发研究最活跃、发展最快的生物可降解材料，也是目前唯一一种在成本和性能上可与石油基塑料相竞争的植物基塑料[1]二、聚乳酸（PLA）公开的相关专利聚乳酸使用后可完全降解，不会对环境造成污染，使之技术开发成为当前研究的热点，从近几年聚乳酸相关专利的申请就可见端倪。
1997年至2010年国内聚乳酸专利申请总数呈增长趋势，其中2008年数量达到最多，聚乳酸专利申请数跃居生物降解塑料领域榜首，约占各类生物降解塑料申请总量的38％。
[2]国内申请人公开的聚乳酸相关专利领域分布目前中国申请人公开的聚乳酸相关专利，技术领域分布于医用、制备、包装和纤维等，其中主要为医用和制备。
国外申请人公开的聚乳酸相关专利领域分布上表数据表明，国外申请人的聚乳酸相关专利申请涉及的领域较多，而且分布较为平均。
三、我国聚乳酸产业发展现状解析3.1 生产工艺聚乳酸的生产过程如下：①先将富含淀粉的农作物转化成葡萄糖溶液；②将葡萄糖溶液经过特殊的发酵过程(以生物酶为催化剂)转化成乳酸；③经过提纯和浓缩的乳酸采用直接聚合(一步法)或乳酸脱水环化制成环状二乳酸(丙交酯)，环状二乳酸再开环聚合(二步法)的方法得到聚乳酸，见图1(略)和图2(略)。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。