聚乳酸_纤维素简介.

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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

聚乳酸纤维

聚乳酸的应用谢谢![2]聚酰胺纤维 1.14 1.57 48 42.0 215 4.5 3.3~5.3 25~40 20~35 30.98 20~22 100 酸性染料
聚乳酸纤维主要性能
• 聚乳酸纤维具有较好的力学性能,有较高 的断裂比强度和断裂伸长率,且有较好的 弹性回复和卷曲保持性,而且有较好的抗 皱性和形态稳定性。聚乳酸纤维具有较高 的结晶性和取向度,因而具有较好的耐热 性。 • 聚乳酸纤维具有优良的生物降解性和生物 相容性,它是一种完全可生物降解的纤维。
• 与其它聚合物相比,聚乳酸纤维燃烧时具有 可燃性差、燃烧热低、发烟量小等特性。 • 聚乳酸纤维的回潮率比较低,其吸湿性能较 差,与聚酯纤维相接近,但其导湿性能优于 聚酯纤维。 • 聚乳酸纤维具有良好的抗紫外线功能;此外 聚乳酸纤维还具有一定的抑菌性能和抗污性 能,聚乳酸纤维具有较好的化学惰性,对许 多溶剂、干洗剂等稳定,耐酸性较好但耐碱 性较差;聚乳酸纤维性能优越,有极好的悬 垂性、滑爽性、芯吸性、吸湿透气性、耐晒 性、抑菌和防霉性,还具有丝绸般的光泽, 良好的肌肤触感等。
• 聚乳酸的生产不以石油等化石燃料 为原料,且其产品在自然界中经过 几个月就可以完全降解无污染,具 有良好的生物降解性、相容性和可 吸收性,是一种环保型性纤维。
• 聚乳酸的结构式为
• 聚乳酸的纤维天然循环过程如下图
表1.1 聚乳酸纤维与聚酯纤维和聚酰胺纤维的性能比较表 物理指标 密度(g/cm3) 折射率(%) 玻璃化温度(℃) 结晶度(%) 熔点(℃) 标准回潮率(%) 断裂比强度(cN/dtex) 断裂伸长率(%) 初始模量(cN/dtex) 燃烧热(kJ/g) 极限氧指数(%) 染色温度(℃) 染料种类 聚乳酸纤维 1.27 1.4 58 83.5 175 0.5 3.9~4.8 30 31~46 18.84 26 100 分散染料 聚酯纤维 1.38 1.58 70 78.6 265 0.4 3.8~5.2 20~32 71~141 23.03 20~22 130 分散染料

聚乳酸

聚乳酸

环保纤维或环境友好纤维体现了可持续发展的时代 要求。从一个纤维产品的全循环过程即从原材料、 加工过程、消费使用、遗弃处理等面考虑 环保纤维 至少应具备以下特征中的一项或多项Ι 4纤维产品的 原材料无污染或少污染或尽可能是可持续发展的绿 色资源 合成纤维产品的合成过程节能、降耗、减污 符合环保和可持续发展的要求纤维产品的加工过程 特别是印染、整理等加工过程∋ 尽可能使用无毒、
纺织品与人们的生活密切相关,作为与人类紧 密接触的一大类产品被视为人的第二皮肤和第 一生存环境直接影响到人们的健康和安全。因 此对来自纺织品的污染更加引起广泛的关注和 警惕。一些发达国家有关绿色纺织品环保要求 的法规越来越多其检验手段和标准要求也越来 越高。例如欧盟有关国家通过的纺OekeTexStandard100织品环保标准和美国国家 标准ANSI, 对进口服装的甲醛、重金属、防 腐剂等4 6 6 多种有害物质进行控制。
纺织品与人们的生活密切相关,作为与人类紧密接触的一 大类产品被视为人的第二皮肤和第一生存环境直接影响 到人们的健康和安全。因此对来自纺织品的污染更加引 起广泛的关注和警惕。一些发达国家有关绿色纺织品环 保要求的法规越来越多其检验手段和标准要求也越来越 高。例如欧盟有关国家通过的纺OekeTexStandard100织品环保标准和美国国家标准ANSI, 对进口服装的甲醛、重金属、防腐剂等4 6 6 多种有害 物质 进行控制。
1991 年美国卡吉尔( Cargill) 公司以玉米为原料发 酵生产乳酸,然后在真空条件下采用溶剂脱水技术, 生产高分子质量PLA。2001 年11 月,美国陶氏化 学( Dow Chemical) 与Cargill 合作成立的 CargillDow Polymers( 简称CDP) 公司,投资3 亿美元,采用两步法聚合技术,在美国内布拉斯加 州Blair 投产兴建了一套14 万t /a 的PLA 生产装置, 这是目前世界上最大的聚乳酸生产工厂。2005 年, CDP 公司更名为Nature Works 公司;2008 年末, Nature Work 公司开发出PLA 树脂IngeoTM的新 技术,成为全球PLA 生产的引领者。2009年, IngeoTM的产能达到14 万t /a。NatureWork 公 司还推出了IngeoTM6252D 和6201D 2 种新产品, 适用于低成本熔喷非织造布,产品可用作揩布和滤 材,若与木浆或黏胶纤维混合,还可增强其吸液性

纺织材料聚乳酸纤维完整版

纺织材料聚乳酸纤维完整版

3聚乳酸纤维的结构与性能
3.1聚乳酸纤维的结构
聚乳酸纤维可采用溶液纺丝、熔体纺丝和静电纺丝 等加工方法生产,大多采用熔体纺丝法。其纤维结构大 体为圆柱体,横截面近似为圆形。图2为聚乳酸纤维在水、 细菌和氧气的环境下处理后的结构照片。
由图2可以看出,聚乳酸纤维在水、细菌和氧气环境 下处理后横向截面和纵向表面上存在一些无规律的斑点 和断断续续的条纹,这是聚乳酸纤维内大量的非结晶部 分在水、细菌和氧气中进行较快的分解所形成的。
图3
5聚乳酸纤维的应用实例
5.2服装 花匠内裤采用美国NatureWorks公 司研发的天然聚乳酸纤维制作而成的内 裤。如图4所示。
图4
5聚乳酸纤维的应用实例
5.3家纺 河北烨和祥新材 料科技有限公司致力 于聚乳酸纤维的研发、 生产、销售。产品主 要用于家纺、服装、 卫生材料等制造领域。 如图5。
4聚乳酸纤维的应用
4.3聚乳酸纤维在塑料中的应用
在现代生活环境中,生态污染一直受到人们的关注,不可降解的塑料影响着我们的生活环 境,造成了水质变差、土地变坏等危害,为此,成本低廉、可降解、环保的聚乳酸受到了人们的 关注。聚乳酸的气体穿透性比聚乙烯(PE)高得多,所以聚乳酸可以制作矿泉水瓶,但是不能长 期储存汽水。
图5
THANKS
聚乳酸纤维
目录
1 聚乳酸纤维的概述 2 聚乳酸纤维的发展概况
3 聚乳酸纤维的结构与性能 4 聚乳酸纤维的应用
1聚乳酸纤维的概述
聚乳酸(PLA)又称聚丙交酯,是聚酯类合成纤维的一种,属于可再生资源。主要由玉米、 木薯、甘蔗等富含多糖和淀粉类的植物中发酵提取出乳酸,然后通过直接缩聚法、开环聚合及 固相聚合的技术工艺合成。PLA纤维是以PLA为原料,通过挤压、双轴拉伸、纺丝等方式成型, 具备良好的热稳定性、生物可降解性和生物相容性,最终降解产物为二氧化碳和水,对环境 无任何污染,是理想的绿色资源。

聚乳酸纤维简介

聚乳酸纤维简介

聚乳酸纤维聚乳酸纤维聚乳酸纤维是一种可完全生物降解的合成纤维,它可从谷物中取得。

其制品废弃后在土壤或海水中经微生物作用可分解为二氧化碳和水,燃烧时,不会散发毒气,不会造成污染。

是一种可持续发展的生态纤维。

目录化学定义如何聚合聚乳酸的原料生产聚乳酸的合成聚乳酸纤维的制备聚乳酸纤维的定性鉴别分析研究化学定义如何聚合聚乳酸的原料生产聚乳酸的合成聚乳酸纤维的制备聚乳酸纤维的定性鉴别分析研究化学定义聚乳酸纤维聚乳酸(PLA)是一种聚羟基酸。

乳酸是乳酸杆菌产生的一种碳水化合物,是生物体(包括人体)中常见的天然化合物。

通过乳酸环化二聚物的化学聚合或乳酸的直接聚合可以得到高分子量的聚乳酸。

以聚乳酸为原料得到的制品,具有良好的生物相容性和生物可吸收性,以及很好的生物降解性,并且在可降解热塑性高分子材料中PLA具有最好的抗热性。

如何聚合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。

聚乳酸纤维是一种新型的可完全生物降解的合成纤维,系从谷物中取得,其制品废弃后在土壤或海水中经微生物作用可分解为二氧化碳和水,燃烧时不会散发毒气,不会造成污染。

目前,学术界对聚乳酸纤维的研究很多,主要以日本钟纺公司为代表。

由玉米、甘蔗或甜菜通过发酵和蒸馏的方法提取乳酸,聚合成聚乳酸,通过溶液纺丝方法得到聚乳酸纤维,日本钟纺公司的聚乳酸纤维的商品名为Lactron,其性能见表1,从表中数据可以看出,聚乳酸纤维具有与聚酯几乎同等强度和伸长,杨氏模量较低,其织物比较柔软,是一种优良的面料原料。

Lactron可以加工成短纤维、复丝和单丝形式,与棉、羊毛或粘胶等可分解性纤维混纺,可制得类似丝的织物,制成内衣和衬衫等服装,不但耐用、吸湿性好,而且通过加工形成优良的形态稳定性和抗皱性能。

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。

聚乳酸 纤维素 反应

聚乳酸 纤维素 反应

聚乳酸纤维素反应聚乳酸(Poly lactic acid,PLA)和纤维素是两种常见的生物可降解材料,它们在许多领域都有广泛的应用。

本文将探讨聚乳酸和纤维素之间的反应及其应用。

聚乳酸是一种由乳酸分子通过聚合反应形成的高分子化合物。

它具有良好的生物可降解性和生物相容性,被广泛应用于医疗领域,如可降解缝线、骨修复材料等。

然而,聚乳酸的机械性能较差,导致其在一些领域的应用受到限制。

纤维素是植物细胞壁中最主要的组成成分之一,是一种由葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键连接而成的多糖。

纤维素具有极高的可再生性和可降解性,被广泛应用于纸张、纺织品、食品等领域。

然而,纤维素的溶解性较差,使其在一些应用中受到限制。

聚乳酸和纤维素之间的反应可以通过酯化反应来实现。

酯化反应是一种将羧酸与醇或酚反应生成酯键的化学反应。

在聚乳酸和纤维素的反应中,聚乳酸中的羧酸基团与纤维素中的羟基发生酯化反应,形成聚乳酸纤维素酯化产物。

聚乳酸纤维素酯化产物具有较好的力学性能和可降解性能。

聚乳酸的可降解性能使得聚乳酸纤维素酯化产物可以在环境中迅速降解,减少对环境的污染。

同时,纤维素的可再生性使得聚乳酸纤维素酯化产物具有良好的可持续性和可循环利用性。

聚乳酸纤维素酯化产物在纺织品领域有着广泛的应用前景。

由于聚乳酸和纤维素的结合,聚乳酸纤维素酯化产物具有较好的吸湿性和透气性,可以增加纺织品的舒适性。

同时,聚乳酸纤维素酯化产物还具有较好的耐热性和耐候性,使得其在户外用品和汽车内饰等领域有着广泛的应用前景。

除了纺织品领域,聚乳酸纤维素酯化产物还可以应用于包装材料、农业膜、药物传递系统等领域。

聚乳酸纤维素酯化产物具有良好的可塑性和可加工性,可以通过注塑、吹塑等方法制备各种形状的制品。

聚乳酸和纤维素之间的反应为我们提供了一种制备具有良好力学性能和可降解性能的材料的方法。

聚乳酸纤维素酯化产物具有广泛的应用前景,在纺织品、包装材料、农业膜等领域有着重要的应用。

聚乳酸纤维的特性和用途

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)。

新型聚乳酸纤维材料简介及应用

新型聚乳酸纤维材料简介及应用

新型聚乳酸纤维材料简介及应用内容摘要近年来,随着以石油为原料的塑料、橡胶及纤维工业的迅速发展,地球上能源存储量日趋减少、环境污染问题愈来愈严重,各国都在考虑可持续发展和环境保护问题。

如何解决这些污染并开发出可自然降解的新型材料已经成为近年来世界各国的重要研究目标。

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)。

其中,以聚乳酸为原料加工而成的可降解纤维材料尤其引人关注。

本文主要讲诉聚乳酸纤维的性能,合成及研究现状。

关键词:聚乳酸纤维,聚乳酸纤维研究现状,聚乳酸纤维性能。

新型聚乳酸纤维材料简介及应用一、聚乳酸纤维简介(一)聚乳酸纤维简介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。

聚乳酸( Polylactic Acid),简称PLA,化学结构式为:聚乳酸(PLA)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(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、城市有机废物和工业下脚料等)。

以涤纶为代表的合成纤维自问世以来,得到了快速的发展。

然而,随着以石油为原料的合成纤维产量的快速增长,石油过度开采引起的能源枯竭,以及石油制品废弃物的不可自然降解性对环境造成了极大的威胁。

从环保的观点出发,对生物可降解材料的研究和开发己变得非常迫切。

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。

环保型纺织新材料——聚乳酸纤维

环保型纺织新材料——聚乳酸纤维

靳赢别严业 N 42 1 ] I O. 0 1■强
I l
 ̄ ISI T I IB l I
5 抗菌性 .
聚乳酸纤 维导湿性好但含水量 不
高, 这种特性极大地降低 了细菌滋生的
可能性 , 这一其他天然纤维无可 比拟的 优点 , 使得它非常适合于做卫生材料。
二、聚乳酸纤维的类别及用途
燃性 。
QD /
表1 聚 乳酸纤维与天然纤维 的强度 比较
聚 乳酸纤维 ( .D) 15
4. 0
棉 (0 ) 4S
2. 0
粘胶 ( .D) 15
2. 0
羊毛 ( 0 ) 2
1. 6
时也不像棉 、 粘胶那样容易滋生 细菌。
注 : 为旦 数 ;为 支 数 ; 为 细 度 。 D s
( PET) 纤维做 成的针刺 无纺布分别剪 成一定宽度 和长度 的长条 , 对其进行芯
吸速率对 比试验 ( 1 , 图 ) 聚乳酸纤维 与 普通涤 纶纤 维的导湿 l 生比较详见表 2 。 由表 2 以看 出, 乳 酸纤 维 的 N 聚 导 湿性是普 通涤纶 纤维 的2 。 倍
性好 、 色效果好 、 着 吸湿透 气性 好、 抗紫
3 导 湿 性 .
将 10 0 %聚 乳 酸纤 维 和 1( o 纶 0/ Y涤
解的合成纤维 。 聚乳酸 纤维 以植物为原
料制取, 其制 品废 弃 后在 土壤 或 海水 中经微生 物作用可分解 成二 氧化碳和 水, 燃烧 时不会散 发毒气 而造成 污染 , 是一种 可持续发展的绿色环保纤维 。 聚 乳酸纤 维具有许多优异的特性 , 回弹 如
纤维种类
表3 聚乳酸纤维 与其他 纤维的极限氧指数和发热量 比较 极限氧指数/ % ( S M 8 3 A T D 26) 2 4~2 6

聚乳酸纤维

聚乳酸纤维

聚乳酸纤维
聚乳酸纤维是一种生物降解性塑料,由聚乳酸分子构成。

它具有优良的生物相
容性和可降解性,可以替代传统塑料在一些领域的应用。

聚乳酸纤维被广泛应用于医疗、纺织和包装等领域。

制备过程
聚乳酸纤维的制备主要有两种方法:溶液旋转成型法和熔融纺丝法。

溶液旋转成型法 1. 将聚乳酸溶解在有机溶剂中,形成聚合物溶液。

2. 将聚合
物溶液注入旋转模具中,经过旋转成型,使其形成纤维状结构。

3. 将形成的聚乳
酸纤维进行干燥和固化处理,最终得到产品。

熔融纺丝法 1. 将聚乳酸颗粒在高温条件下熔化,形成聚合物熔融。

2. 将熔化
的聚乳酸通过喷丝孔拉伸成纤维。

3. 纤维冷却凝固后进行卷绕,最终得到聚乳酸
纤维产品。

特性与应用
聚乳酸纤维具有以下特性:
•生物相容性:聚乳酸纤维对人体无害,可在医疗领域用于缝合线等应用。

•可降解性:聚乳酸纤维在一定条件下可被微生物降解,减少环境污染。

•良好的强度:聚乳酸纤维具有较高的强度,可用于纺织品和工程材料制备。

•可染性:聚乳酸纤维可通过染色处理获得丰富多彩的颜色。

聚乳酸纤维在医疗、纺织和包装等领域得到广泛应用:
•医疗领域:用于制备缝合线、缓释药物载体等医疗器械。

•纺织领域:制备各种纺织品,如衣服、床上用品和家居用品。

•包装领域:用于生物降解包装材料,降低塑料污染对环境的影响。

聚乳酸纤维的可降解性和生物相容性使其在替代传统塑料方面具有广阔的应用
前景,未来随着技术的不断发展,聚乳酸纤维有望在更多领域得到应用和推广。

聚乳酸PLA简介

聚乳酸PLA简介

聚乳酸PLA简介生物工程新材料—聚乳酸项目简介随着环境问题越来越多地被社会关注,人们正在努力开发不污染环境的可降解生物材料来代替原本大量使用的石油基传统塑料。

在众多的可降解聚合物中,聚乳酸已成为21世纪最具发展前景的绿色环保材料。

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)。

聚乳酸是一种可生物降解的高分子聚合物,属于新型生物工程材料,可广泛应用于医疗、药学、农业、包装业、服装业等领域,以替代传统材料。

聚乳酸还是一种低能耗产品,比以石油产品为原料生产的聚合物低30%-50%能耗。

在不可再生的石油资源枯竭期到来之前,石油及其衍生物市场价格暴涨,可再生的产品必将成为全球范围的紧俏消费品。

我国聚乳酸生产原料玉米丰富,在我国发展聚乳酸产业前景广阔。

聚乳酸可以采用多种方式进行加工,加工过程的分子定向会大大增加力学强度,如日本合成的聚乳酸纤维,具有很好的耐热性,可以和通常的聚酯纤维一样制成短丝、单丝、长丝和非织造布等多种制品,广泛应用于服装及非服装领域,加工条件及设备与目前聚酯纤维相同。

目前国外已经采用聚乳酸纤维和棉纱织成混纺纱,用于制作牙刷和毛巾等多种产品,用完后可降解,对环境没有污染,属环保型产品。

聚乳酸属于脂肪族聚酯,耐碱性较弱,有较好的手感,并具有优异的悬垂性、滑爽性和光泽度等特点,制成的服装外形挺括,穿着舒服。

另外,该纤维在食品工业、包装、农林业、医药和卫生等领域具有广阔的应用前景。

世界聚乳酸主要生产国家有美国、日本、德国等国家,日本的生产企业主要有三井化学、日本岛津、大日本油墨、东纺合纤、东丽公司、可乐丽公司、尤尼奇卡公司;美国生产企业有Nutral Work、CargillDow公司、Chronopol公司;德国生产企业主要有Ems Inventa-Fischer公司等。

聚乳酸纤维材料综述(汪曦宇、舒毅)

聚乳酸纤维材料综述(汪曦宇、舒毅)

聚乳酸纤维材料综述专业:材料科学与工程班级:13208811姓名(学号):舒毅(13208127)、汪曦宇(13208128)摘要:本文主要以聚乳酸纤维材料为研究对象。

简介其结构与性能。

论述了其物理性能以及突出的可降解性及生物相容性。

对其合成方式进行讨论。

也对其应用历史进行分析。

然后对其开发前景做了简单的展望。

关键词:聚乳酸纤维材料、可完全降解、自然循环、无污染、开发及应用前景引言:随着人们生态环境意识的增强, 全球已经掀起了一股“绿色浪潮”, 一个绿色社会已经来临,绿色高分子材料的合成与应用, 正越来越被人们所重视[1~2]。

聚乳酸纤维是一种可完全生物降解的合成纤维,它可从谷物中取得。

其制品废弃后在土壤或海水中经微生物作用可分解为二氧化碳和水,燃烧时,不会散发毒气,不会造成污染,是目前社会所需求的绿色环保生态纤维。

一、聚乳酸纤维的定义聚乳酸纤维,即PLA纤维,是一种可完全生物降解的新型合成纤维。

是以玉米、小麦、甜菜等含淀粉的农产品为原料,经发酵生成乳酸后,再经缩聚和熔融纺丝制成。

聚乳酸纤维是一种原料可种植、易种植,废弃物在自然界中可自然降解的合成纤维。

不仅来源丰富, 而且来自天然,是一种可持续发展的生态纤维[6~7]。

二、聚乳酸纤维结构和性能聚乳酸纤维的化学结构并不复杂但乳酸分子中存在手性碳原子, 可分为D型和L型, 使丙交酯、聚乳酸( PLA ) 的种类因立体结构不同而有多种, 如聚右旋乳酸( PDLA)、聚左旋乳酸( PLLA) 和聚外消旋乳酸( PDLLA)。

然而,因为市售的乳酸主要为L 一乳酸(左旋乳酸) 和D,L 一乳酸(外消旋乳酸), 故通常大量被合成的聚乳酸为PLLA和PDLLA[3]。

因此聚乳酸包括半结晶型聚(L–乳酸)(PLLA)和无定形聚(D,L–乳酸)(PDLLA)两种,它们的力学性能和降解动力学大不相同。

(1)物理性能通常PLLA具有一定的结晶度,力学强度较高,降解周期较长,具有成纤性。

聚乳酸_纤维素简介.

聚乳酸_纤维素简介.

聚乳酸/纤维素
特性展示

从图 3c 中可以看出, 纯 PLA 的断面平整光滑,表面呈鳞片状结构
聚乳酸/纤维素
特性展示

左图 是纯 PLA 和 CNFs / PLA 复合 材料的在不同温度范围内的热膨胀系数。 从图 4 中可以看出,PLA与 CNFs 膜复合 后,不论在哪个温度范围内, 其 CTE均 显 著 降 低。 且由图易得,与 CNFs 膜 复合后, 复合材料的 CTE 显著降低, 热稳定性明显提高。 如果层状物由两种 材料迭置连接而成,则温度变化时,由于 两种材料膨胀值不同,若仍连接在一起, 体系中要采用中间膨胀值。CNFs 膜的 CTE 值很低,所以与 PLA 复合后,其复 合材料的 CTE 降低。 另一方面,与CNFs 膜复合后,CNFs 限制了 PLA 分子间的运 动, 从而热稳定性提高。脱脂棉 CNFs 膜的 CTE 比木粉 CNFs 膜大,所以其复 合材料的 CTE 也比木粉 CNFs 膜大。

聚乳酸
优点

⑶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。

⑷聚乳酸(PLA)除了有生物可降解塑料的基本的特性外,还具备有 自己独特的特性。传统生物可降解塑料的强度、透明度及对气候变化 的抵抗能力皆不如一般的塑料。

聚乳酸/纤维素
特性




1) PLA 与 CNFs 膜复合没有发生化学反应, 二者之间是按物理作 用结合。 2) 与 CNFs 膜复合后,PLA 的力学性能显著提高。木粉 CNFs / PLA 复合材料的复合材料比脱脂棉CNFs / PLA 复合材料的力学强度 好。 3) 与 CNFs 膜复合后,PLA 的拉伸断面呈三层结构——三明治夹 心结构,CNFs 膜在中间。 4) 与 CNFs 膜复合后,PLA 的热膨胀系数显著降低,热稳定性明显 提高。木粉 CNFs / PLA 复合材料的 CTE 比脱脂棉 CNFs / PLA 复合 材料的 CTE 低。 5) 与 CNFs 膜复合后,PLA 的透光率明显降低。脱脂棉 CNFs / PLA 复 合 材 料 的 透 光 率 比 木 粉 CNFs /PLA 复合材料的透光率 低很多。

聚乳酸纤维的性能特点

聚乳酸纤维的性能特点

聚乳酸纤维的性能特点聚乳酸纤维的性能特点【摘要】简介了聚乳酸纤维的化学结构与截面形态;论述了聚乳酸纤维的性能特点,对聚乳酸纤维与其他常用原料的物理机械性能、染色性能、服用性能和生物降解性能等作了测试对比和分析;并根据聚乳酸纤维的这些优异性能,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;性能特点;产品开发聚乳酸纤维是从天然糖类植物玉米中提取并通过熔纺工艺制得的环保型纤维,它不但可以用再生资源合成制备,而且可以生物降解[1]。

聚乳酸纤维及其制品废弃后可在自然条件下被微生物分解成二氧化碳和水,随后在阳光的作用下,它们又成为各种植物光合作用的原料,不会对环境造成污染。

由于聚乳酸纤维具有良好的物理机械性能、化学染色性能和生物降解性能,可以广泛用于各种服装面料、家用装饰织物和产业用纺织品。

聚乳酸纤维具备了环保型纺织品的主要特征,具有优良的环保性能,这种生物降解高分子产品将成为本世纪纤维生产与应用中的主导型产品之一。

1 聚乳酸纤维的结构与性能特点1.1 聚乳酸纤维的结构聚乳酸纤维是采用可再生的聚乳酸等淀粉原料,经发酵制取乳酸,然后由乳酸聚合成树脂,再通过纺丝而制成的。

聚乳酸纤维其化学结构并不复杂,但由于乳酸分子中存在手性碳原子,有D型和L型之分,使丙交脂、聚乳酸(PLA)的种类因立体结构不同而有多种,如聚右旋乳酸(PDLA)、聚左旋乳酸(PLLA)和聚外消旋乳酸(PDLLA)。

由淀粉发酵得到的乳酸含有99.5%的PLLA,而且它是结晶体,可用来生产纤维等制品,因此人们对聚乳酸纤维的研究主要集中于PLLA[2]。

1.2 聚乳酸纤维的性能1.2.1 聚乳酸纤维的物理性能聚乳酸纤维不仅有高结晶性,还与聚酯、聚苯乙烯树脂具有同样的透明性。

表1显示了钟纺公司的聚乳酸纤维与其他纤维的性能对比。

聚乳酸纤维是一种高结晶性、高取向性和高强度的纤维,它的物理性能介于涤纶和锦纶6之间,但聚乳酸纤维具有更好的手感和悬垂性,比重较轻,抗紫外线好,有较好的卷曲性和保型性。

聚乳酸纤维的结构与性能

聚乳酸纤维的结构与性能

聚乳酸纤维的结构与性能聚乳酸纤维(poly(lactic acid) fiber,PLA纤维)是由乳酸(lactic acid)单体聚合而成的合成纤维材料。

它是一种生物降解的可再生聚合物,具有许多优异的性能。

本文将介绍聚乳酸纤维的结构和性能。

聚乳酸纤维的结构主要由聚乳酸分子链组成。

乳酸是一种由乳酸菌发酵产生的有机酸,它有两种光学异构体:D-乳酸和L-乳酸。

乳酸通过聚合反应形成聚乳酸分子链,其中乳酸的光学异构体可以影响聚乳酸纤维的性能。

一般来说,纯聚乳酸纤维主要由L-乳酸构成,而D-乳酸的存在会降低聚乳酸纤维的结晶度和熔融点。

聚乳酸纤维的性能可以分为物理性能和力学性能两个方面。

首先,聚乳酸纤维具有优异的物理性能。

它具有良好的柔软度和弯曲性,可以制成各种纺织品,如服装、床上用品等。

此外,它还具有较高的透明度和耐油性,可用于制造包装材料。

其次,聚乳酸纤维还具有良好的力学性能。

它具有较高的抗拉强度和模量,可以制成高强度的纺织品。

此外,聚乳酸纤维还具有较好的抗震性能和疲劳性能,适用于制造耐久性要求较高的产品。

除了物理性能和力学性能外,聚乳酸纤维还具有一些其他的特殊性能。

首先,它是一种生物降解的材料,可以在自然环境中被菌类和酶降解。

这使得它成为一种环境友好的材料,可以减少对环境的污染。

其次,聚乳酸纤维还具有抗静电性能和阻燃性能。

它可以防止静电产生和火灾蔓延,提高了产品的安全性。

此外,聚乳酸纤维还具有较好的吸湿性和透气性,可增加穿着舒适度。

最后,聚乳酸纤维还可以通过添加纳米颗粒、填充剂和改性剂等来改善特定的性能。

例如,添加纳米颗粒可以增强聚乳酸纤维的力学性能和热稳定性。

填充剂可以增加纤维的硬度和抗拉强度。

改性剂可以改善纤维的耐热性和耐腐蚀性。

总之,聚乳酸纤维具有优异的物理性能和力学性能,并具有生物降解、防静电、阻燃、吸湿透气等特殊性能。

通过添加各种改性剂,可以进一步改善其性能。

随着环保意识的增强和可持续发展的重视,聚乳酸纤维作为一种生物降解的合成纤维材料,具有广阔的应用前景。

聚乳酸(PLA)纤维

聚乳酸(PLA)纤维

5、聚乳酸纤维的定性鉴别
鉴别方法
采用燃烧试验法、显微镜法、熔点试验 法、红外吸收光谱法、化学溶解试验法对聚乳酸纤维进行 物理、化学性能的研究。例如: 显微镜法 对聚乳酸纤维进行显微镜观察,其横截面为近 似圆形,纵截面纤维光滑、有明显斑点。其横向、纵向截 面图形见图1、图2。
6、聚乳酸纤维的缺点
聚乳酸纤维侧面图
聚乳酸纤维横截面图
二、聚乳酸的合成
聚乳酸的单体是乳 酸,其分子式为:
聚乳酸的合成原理:
聚乳酸目前合成的方法主要有: 1、开环聚合 20世纪50年代,美国杜邦公司首先把乳酸制得丙交 酯,然后进行开环聚合。丙交酯的开环聚合可用阴离子 聚合、阳离子聚合及配位聚合。用于阳离子聚合的引发 剂主要包括质子酸、路易斯酸及烷基化试剂,如三氟甲 磺酸、甲基三氟甲磺酸等,阳离子外消旋不可避免,难 以得到高相对分子质量的聚乳酸。阴离子开环聚合的引 发剂有苯甲酸钾、苯酚钾、硬脂酸钾。 丙交酯合成原理:
四、聚乳酸的应用
五、聚乳酸的发展前景
聚乳酸产业化发展前景巨大,它作为原材料的生 产在欧美日等国家已初步形成产业,年生产量超 过2.6万吨。我国发布的2005~2010年国家《纺织 行业科技发展项目指南》中,“聚乳酸的开发及 应用”项目是一个非常重要的方向。聚乳酸作为 粮食深加工中的一项重要技术创新,其发展将为 后石油时代带来蓬勃生机!
4、聚乳酸纤维的特性
(1)有较好的亲水性、毛细管效应
和水的扩散性; (2)模量和弯曲刚度是涤纶的一半, 故手感柔软; (3)有良好的回弹性、抗皱性和保 形性; (4)限氧指数较高(LOL24-29),燃 烧后自灭性好、燃烧发烟量低, 有较好阻燃性; (5)有防紫外线能力,紫外线吸收 率低; (6)折射率低、染色制品显色性好; (7)易染性,染色温度低于涤纶。
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聚乳酸
优点

⑶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。

⑷聚乳酸(PLA)除了有生物可降解塑料的基本的特性外,还具备有 自己独特的特性。传统生物可降解塑料的强度、透明度及对气候变化 的抵抗能力皆不如一般的塑料。
生物医学复合材料的发展为获得真正仿生的生物材料开辟了广阔途径。


ห้องสมุดไป่ตู้ 聚乳酸
基本特征

分子式:H-[OCHCH3CO]n-OH

特 点:热稳定性好,加工温度170~230℃,有好的抗溶剂性,可用 多种方式进行加工,如挤压、纺丝、双轴拉伸,注射吹塑。由聚乳酸 制成的产品除能生物降解外,生物相容性、光泽度、透明性、手感和 耐热性好,光华伟业开发的聚乳酸(PLA)还具有一定的抗菌性、阻 燃性和抗紫外性,因此用途十分广泛,可用作包装材料、纤维和非织 造物等,主要用于服装(内衣、外衣)、产业(建筑、农业、林业、 造纸)和医疗卫生等领域。
聚乳酸
优点

⑴聚乳酸(PLA)是一种新型的生物降解材料,使用可再生的植物资 源(如玉米)所提出的淀粉原料制成。淀粉原料经由糖化得到葡萄糖, 再由葡萄糖及一定的菌种发酵制成高纯度的乳酸,再通过化学合成方 法合成一定分子量的聚乳酸。其具有良好的生物可降解性,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, 这对保护环境非常有利,是公认的环境友好材料。关爱地球,你我有 责。世界二氧化碳排放量据新闻报道在2030年全球温度将升至60℃, 普通塑料的处理方法依然是焚烧火化,造成大量温室气体排入空气中, 而聚乳酸塑料则是掩埋在土壤里降解,产生的二氧化碳直接进入土壤 有机质或被植物吸收,不会排入空气中,不会造成温室效应。 ⑵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。
聚乳酸 / 纤维素 复合材料简介
小组成员:113116001151 高
513116001960 513116001995 113116001155 113116001169 欣 朱冰滢 陈娟娟 刘桂菊 钟 燕
生物复合材料

生物复合材料又称为生物医用复合材料,它是由两种或两种以上不同 材料复合而成的生物医学材料。制备此类材料的目的就是进一步提高 或改善某一种生物材料的性能。此类材料主要用于修复及替换人体组 织、器官或增进其功能。

根据不同的基材,生物复合材料可分为高分子基、金属基和陶瓷基复 合材料三类。它们既可以作为生物复合材料的基材,又可作为增强体 或填料,它们之间的相互搭配或组合形成了大量性质各异的生物医学 复合材料。 根据材料植入体内后引起的组织反应类型和程度,生物复合材料又可 分为生物惰性的、生物活性的、可生物降解的和吸收的复合材料等类 型。
⑸ 聚乳酸(PLA)和石化合成塑料的基本物性类似,也就是说,它可 以广泛地用来制造各种应用产品。聚乳酸也拥有良好的光泽性和透明 度,和利用聚苯乙烯所制的薄膜相当,是其它生物可降解产品无法提 供的。

聚乳酸
优点

⑹聚乳酸(PLA)具有最良好的抗拉强度及延展度,聚乳酸也可以各 种普通加工方式生产,例如:熔化挤出成型,射出成型,吹膜成型, 发泡成型及真空成型,与广泛使用的聚合物有类似的成形条件,此外 它也具有与传统薄膜相同的印刷性能。如此,聚乳酸就可以应各不同 业界的需求,制成各式各样的应用产品。 ⑺聚乳酸(PLA)薄膜具有良好的透气性、透氧性及透二氧二碳性, 它也具有隔离气味的特性。病毒及霉菌易依附在生物可降解塑料的表 面,故有安全及卫生的疑虑,然而,聚乳酸是唯一具有优良抑菌及抗 霉特性的生物可降解塑料。 ⑻当焚化聚乳酸(PLA)时,其燃烧热值与焚化纸类相同,是焚化传 统塑料(如聚乙烯)的一半,而且焚化聚乳酸绝对不会释放出氮化物、 硫化物等有毒气体。人体也含有以单体形态存在的乳酸,这就表示了 这种分解性产品具有的安全性。


纤维素
基本特征


分子式:(C6H10O5)n 是由许多葡萄糖分子通过 4-糖苷键连 接而成的多糖。1500~5000个葡萄糖单元或更多,相对分子质量在 25000~1000000或更高。 特点:纤维素是地球上存在量最大的一类有机资源,从其来源可分为 植物纤维素、海藻纤维素和细菌纤维素,纤维素还可由化学方法人工 合成。工业中应用最多的是植物纤维素。植物纤维素广泛存在于树干、 棉花、麻类植物、草秆、甘蔗渣等中。另外,在海洋生物的外膜中也 含有动物纤维素。某些细菌也能合成纤维素。细菌纤维素具有很多优 异的性能,被认为是21世纪理想的生物材料。纤维素还可由化学方 法人工合成——酶催化和葡萄糖衍生物的开环聚合。纤维素是自然界 主要由植物光合作用合成的取之不尽、用之不竭的天然高分子材料, 主要用于纺织、造纸、精细化工等生产领域。
聚乳酸/纤维素
制备方式


1)CNFs膜的制备 将 1% CNFs悬浮液在常温下搅拌1h,取400mL该悬浮液倒入布氏 漏洞中并抽滤,待蒸馏水完全抽干后,将CNFs膜取下并置于两块玻璃 板之间,放入真空干燥箱中干燥24h。完全干燥后取出,备用。 2)浸渍法制备CNFs/PLA复合材料 将PLA在真空干燥箱中于45℃干燥24 h以上,称取PLA5g和二氯甲 烷50mL,倒入烧杯中,放入磁力加热搅拌器中在常温下搅拌,直到 PLA 颗粒完全溶解(约2h)。将CNFs膜浸渍在PLA/二氯甲烷溶液中, 8h后取出,在常温下干燥12h,再在60℃下真空干燥24h,得到CNFs/ PLA复合材料,CNFs的质量分数是58%。

聚乳酸/纤维素
特性




1) PLA 与 CNFs 膜复合没有发生化学反应, 二者之间是按物理作 用结合。 2) 与 CNFs 膜复合后,PLA 的力学性能显著提高。木粉 CNFs / PLA 复合材料的复合材料比脱脂棉CNFs / PLA 复合材料的力学强度 好。 3) 与 CNFs 膜复合后,PLA 的拉伸断面呈三层结构——三明治夹 心结构,CNFs 膜在中间。 4) 与 CNFs 膜复合后,PLA 的热膨胀系数显著降低,热稳定性明显 提高。木粉 CNFs / PLA 复合材料的 CTE 比脱脂棉 CNFs / PLA 复合 材料的 CTE 低。 5) 与 CNFs 膜复合后,PLA 的透光率明显降低。脱脂棉 CNFs / PLA 复 合 材 料 的 透 光 率 比 木 粉 CNFs /PLA 复合材料的透光率 低很多。
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