pla纤维的生产工艺

1、PLA纤维的生产工艺、结构特点和主要性能

生产工艺：工艺PLA切片→干燥→螺杆挤压→预过滤→纺丝箱→冷却上油→卷绕→热盘拉伸→DT纤维

（1）切片干燥：像PET一样，PLA切片必须经过干燥处理后才能进行熔融纺丝。PLA 属聚酯类产品，由于其聚合物在活跃和潮湿的环境中会通过酯键断裂发生水解

而产生降解，造成分子量大幅下降，从而严重影响成品纤维的品质，因此纺丝

前要严格控制PLA聚合物的含水率。PLA切片干燥后含水率与干切片特性粘度

的控制尤为重要，因为含水率控制不当引起的分子量损失将给正常的熔融纺丝

带来困难。

（2）熔融纺丝：由于具有高结晶性和高取向性，PLA纤维具有高耐热性和高强度，且无需特殊的设备和操作工艺，应用常规的加工工艺便可进行纺丝。但PLA

纤维不同于芳香酯的PET，其熔点175℃（由差示扫描量热DSC法测定）与PET

的260℃差距较大，且熔融纺丝成形较PET困难，主要表现在PLA的热敏性和

熔体高粘度之间的矛盾。要使PLA在纺丝成形时具有较好的流动性和可纺性，

必须达到一定的纺丝温度，但PLA物料在高温下，尤其是经受较长时间的相对

高温时极易发生热降解，因此造成PLA熔融成形的温度范围极窄。

（3）纺丝组件：由于PLA熔体的表观剪切粘度随剪切速率的增大而下降，表现为切力变稀流动现象。因为在剪切应力的作用下，大分子构象发生变化，长链分

子偏离平衡构象而沿熔体流动取向，表现出预取向性，从而使体系解缠并使大

分子链彼此分离，导致PLA熔体的表观剪切粘度下降。因此，必须通过加强剪

切来降低其表观粘度，进而解决PLA聚合物热敏性和熔体高粘度之间的矛盾，

实现纺丝的顺利进行。

（4）速率和卷绕超喂：在生产过程中，为保证PLA纤维有一定的取向度，同时希望拉伸应力和卷绕应力在纺丝过程中得到及时有效地消除，有效控制卷绕张力是

关键。另外，由于PLA纤维的玻璃化温度较低，易造成卷绕过程中应力松驰加

剧，使纤维沿轴向发生一定尺寸的收缩。在尽可能保证卷绕稳定的情况下，适

当增大卷绕超喂率，在不影响成形的前提下，减少卷绕张力，相应调整摩托辊

与筒子的接触压力，可以得到优质的大卷装丝。

（5）拉伸温度、速度：在平牵机上，热盘的温度即为拉伸温度，作为影响纤维的重要条件之一，选择合适的拉伸温度是提高纤维物理-机械性能的关键。低温时，

拉伸初生PLA纤维时易发生脆性断裂，随着拉伸温度的提高，塑性变形越来越

明显，PLA纤维结构单元包括链段和大分子的活动性随温度升高而增大。同时，

随着温度的提高，一方面由于PLA大分子在拉伸过程中发生取向，伸直链段的

数目增多，而折叠链段的数目减少；另一方面，由于拉伸过程中发生了结晶，

片晶之间的连接链相应增加，从而提高了PLA纤维的强度和抗拉性，表现在纤

维的物理性能上是纤维的断裂强度明显增大，断裂伸长率也增加。

结构特点：PLA纤维形态结构如图，由图可知，PLA纤维的横截面呈非完整的圆形

主要性能：

（1）PLA纤维的生物降解性和可循环性：与其它合成纤维相比，PLA纤维的最大优点是它在自然环境下容易被分解，分解产生的二氧化碳和水不会污染环境，并且可

通过绿色植物的光合作用又重新进入生态循环当中去。

（2）PLA纤维的无毒性：PLA纤维是以人体内含有的乳酸作原料合成的，对人体而言是绝对安全的。经测试，用PLA纤维制成的布料不会刺激皮肤，具有抗菌和防腐

性能且对人体健康有益，并有舒适感，用于内衣，与PET和PBT纤维相比具有

优良的悬垂性、滑爽性并富有光泽。纤维合成过程都无环境污染；纤维生产过程

通常采用的熔融法纺丝在化纤工艺中最简洁、最干净，也没有很难以处理的三废

问题。聚乳酸纤维植入体内无毒副作用，而且有一定的耐菌性和耐紫外线性能，

因此安全性好，不但可用作可吸收的手术缝合线和组织工程材料，而且很适于室

外应用领域和室内装饰织物。并且PLA纤维燃烧无毒性，燃烧气体中亦不含有二

恶英，氮—氧气体也极少。

（3）PLA纤维的低温染色性：PLA纤维的玻璃化温度一般为58～62℃，染料分子易进入纤维内部并能染成深色，所以其染色性能优于PET纤维，能够在无载体的情

况下常压低温染色或沸染。

（4）PLA纤维的回弹性和抗皱性：PLA纤维的大分子结构决定了它有良好的回弹性，在5％应变作用下，回弹率是93％，在10％应变作用下，回弹率是64％；而

PET纤维在5％应变作用下，回弹率是63％，在10％应变作用下，回弹率是51％。

（5）PLA纤维的阻燃性能：PLA纤维的极限氧指数（26％～27％），接近于国家标准对阻燃纤维极限氧指数的要求（28％～30％），燃烧时发热量低（只有PET

纤维的16％），只有轻微的烟雾释出（只有PET纤维的57％），易自熄，火灾

危险性小。因此PLA纤维的阻燃性能已引起人们的特别关注。

（6）PLA纤维的耐紫外线性：纤维大分子结构中的C—C、C—H等键，一般不吸收波长大于290nm的光线，照射到地球表面的紫外线，对含有这些键的纤维几乎没

有影响[11]。而PLA纤维的分子结构中含有大量的C—C、C—H键，因此，PLA

纤维具有优良的耐紫外线性。PLA纤维是由高纯度的L-乳酸制成，所含杂质极少，

这也是其具有优良耐紫外线性的原因之一。

另外，PLA纤维和PET纤维同样富有疏水性，对皮肤不发粘；如与棉混纺做内衣，

有助于水份的转移，接触皮肤时有干燥感，更为重要的是，PLA纤维的生物相容性比较

好，不刺激皮肤，因此穿着时的舒适感特别好。PLA纤维的加工适应性也很好，可以适

应机织、针织、簇绒和非织造布等现有绝大多数加工设备，这为它的推广应用提供了极

大的便利。