聚乳酸纤维的合成加工与应用
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到目前为止 ,能够满足上述绿色纤维所有定义条 件的真正意义上的”绿色”纤维还没有问世. 但是 ,人们 一直在努力 ,在开发能符合定义中一条或多条的绿色 纤维方面取得了越来越多的成果 ,有些产品已经实现 了工业化生产 ,如聚乳酸纤维 、Lyocell 纤维 、蛋白纤维 、 甲壳素纤维等等. 本文论述了国内外绿色聚乳酸纤维 的开发和研究状况.
到 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 ,这是合成聚乳酸最传统 的方法. 主要原因是采用这种方法可以得到高分子量 的聚乳酸及其系列衍生物 ,它仍然是目前工业化生产 聚乳酸最主要的工艺路线. 丙交酯的开环聚合主要包 括阴离子聚合 ,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. 阳离子开环聚合烷 氧键断开 、在手性碳上增长 ,外消旋不可避免 ,难以得 到高分子量的聚乳酸. 阴离子开环聚合的引发剂有仲 或叔丁基锂 ,碱金属烷氧化合物 ,如苯甲酸钾 、苯酚钾 、 硬脂酸锌 、18 - 冠 - 6 醚配合物等. 引发机理是负离子 亲核进攻丙交酯羰基 、使酰氧键断裂 ,仍导致部分外消 旋化. 配位开环聚合的引发剂主要是过度金属的有机 化合物或氧化物 ,如烷氧基铝. 由乳酸制备丙交酯制备 聚乳酸这种开环聚合方法的缺点是工艺过程冗长 、制
聚乳酸是热塑性树脂 ,从理论上讲 ,采用熔融纺丝 是最理想的纤维成型方式. 熔融纺丝工艺技术比较成 熟 、环境污染小 、生产成本低 ,更有利于自动化 、柔性化 生产 ,是目前聚乳酸纤维的主要成型方法. 但是熔融纺 丝易造成聚乳酸的水解和热降解 ,因此纺丝前必须严 格控制树脂的含水量 ,以保证纺丝的工艺稳定性和纤 维最终的质量.
苯磺酸为阻色剂 ,先聚合成聚乳酸低聚物后 ,再经固相 后缩聚聚合制得了重均分子量为 266 000 的高分子量 聚乳酸. 1. 3. 2 熔融固相缩聚
最近 ,日本 Kyoto 工学院在聚乳酸的直接缩聚/ 固 相聚合合成 高 分 子 量 聚 乳 酸 方 面 取 得 了 突 破 性 进 展[6] . 钱刚[7]等研究了密闭体系中乳酸的固相缩聚反 应 ,以氧化钙为脱水剂 ,脱水剂对聚合物分子量的提高 有极大的促进作用. 影响固相缩聚反应的因素繁多 ,除 预聚物的分子量和分布外 ,反应温度 、催化剂浓度 、预 聚物的粒度和反应时间都对聚乳酸分子量有重要的影 响. 研究表明 ,在密闭环境中脱水剂的存在下可以得到 分子量为 25 万的聚乳酸. 1. 3. 3 微波辅助聚合
1 聚乳酸的合成
纺制聚乳酸纤维需要高分子量的聚乳酸. 一般低 分子量的聚乳酸用于药物缓释材料 ,而由高分子量的 聚乳酸可以加工成塑料 、纤维 、薄膜等高分子材料 ,用 途非常广泛. 乳酸最早由瑞典化学家 Scheele 从发酵的 奶中分离出来 ,1881 年实现商业化生产. 目前 ,乳酸的 制备通常有两种方法 ,一是石油原料的合成法 ,二是微 生物发酵法. 发酵法采用含淀粉的农产品 ,如麦类 、玉 米 、土豆 、甜菜等生产聚乳酸 ,原料来源丰富 、成本低 廉 、具有”绿色”内涵 ,所以被各国工业生产时广泛采 用. 最早是在 1932 年 ,聚乳酸在美国杜邦公司得以合 成成功 ,但是因为分子量太低 ,主要应用于医疗用手术 缝线 、移植物和药物可控释放等. 目前 , 美 国 Cargill Dow 公司与 Dow 化学公司的一个 50/ 50 合资公司是世 界上聚乳酸生产能力最大的企业 ,已建成 15 万吨/ 年 的生产工厂. 1. 1 开环聚合
张旺玺 ,张慧勤 ,潘 玮 ,王艳芝
(中原工学院 ,河南 郑州 450007)
摘 要 : 阐述了聚乳酸的合成方法 、聚乳酸纤维的纺丝成型方法 、聚乳酸纤维的结构性能及主要应用范围. 合成高分子
量聚乳酸的主要方法有开环聚合 、扩链聚合 、溶液聚合及熔融固相聚合等. 采用适当高分子量的聚乳酸树脂经干法纺丝
2 聚乳酸纤维的成型
纺制聚乳酸纤维最常用的方法是干法纺丝 、熔融 纺丝 ,也可以采用反应挤出纺丝成型. 采用二氯甲烷 、 三氯甲烷 、甲苯为溶剂 ,溶解聚乳酸树脂作为纺丝液进 行干法纺丝制得的聚乳酸纤维因热降解少 、纤维强度 较高. 但由于溶剂有毒 、纺丝环境恶劣 、溶剂回收困难 , 需要特殊处理 ,纤维生产成本高 ,限制了聚乳酸纤维的 工业化生产 ,至今没有走出实验室中试阶段.
造成本非常高 ,因此限制了聚乳酸的生产应用和发展. 1. 2 扩链聚合
为了降低聚乳酸的制造成本 ,扩大其应用范围 ,人 们一直在寻找更简单的合成路线. 其中 ,采用扩链剂是 提高聚乳酸平均分子量的一种有效方法. Wei Zhong[2] 采用亚甲基二苯基二异氰酸酯扩链剂与聚乳酸低聚物 在 175 ℃共聚 45 min. 聚乳酸的重均分子量由 9 800 提 高到 57 000 ,玻璃化温度由 48. 6 ℃提高到 67. 9 ℃,聚 合物的耐热性明显提高. 可用的扩链剂还有乙烯基碳 酸盐 、杂环化合物 、二异氰酸酯 、环己二异氰酸酯 、聚乙 二醇等. J ukka 等[3] 用 2 ,2’- 二 - 2 - 唑啉作偶联剂 , 使羧基终止的聚乳酸齐聚物在 200 ℃反应 10 min 后 , 分子量达到 300 000. 采用低分子量的聚乳酸不仅可以 与二元酸进行共聚 ,也可以与二元醇进行共聚 ,制备相 应的羧基封端聚合物或羟基封端聚合物. 制备羟基封 端的聚合物可以用 2 - 丁烯 - 1 ,4 - 二醇 、丙三醇 、1 ,4 - 丁二醇 、丁基缩水甘油醚 ,制备羧基封端的聚合物可 以用马来酸 、丁二酸 、脂肪酸 、衣康酸 、或一些酸酐等. 1. 3 直接缩聚 1. 3. 1 溶液缩聚
与传统加热方式完全不同 ,在微波加热过程中 ,热 从材料内部产生而不是从外部因温度梯度的差异而吸 收热源. 微波技术是一种不同于常规加热方式的新型 高效的加热方式 ,它为高分子合成及应用提供了一种 新思路 ,它的应用可大大降低反应的时间与能耗 ,提高 各种反应的速率 、收率和选择性 ,已经成为人们关注的 热点. 应用到乳酸的缩聚反应 ,利于小分子物质 (例如 : 水) 的脱除.
3 聚乳酸纤维的结构性能和应用
聚乳酸具有高结晶性和较高的取向性 ,故具有高 耐热性和高强度 ,和聚酯相媲美 ,还具有比较理想的透
在目前使用天然动植物原料开发的可自然生物降 解的纤维中 ,聚乳酸 ( PLA) 纤维属于合成高分子一类 的材料. 聚乳酸纤维是采用可再生的玉米 、小麦等淀粉
原料经发酵转化成乳酸 ,然后经聚合 、纺丝而制成. 在 众多的生物降解型纤维材料中 ,聚乳酸的熔点达 170 ℃以上. 聚乳酸纤维具有与涤纶类似的物性 ,外观透 明. 与其它生物降解型纤维材料相比 ,在透明性 、强度 、 弹性和耐热性方面要高出一筹. 聚乳酸纤维可有长丝 、 短丝 、复丝和单丝以及无纺布等不同规格和品种 ,可广 泛用于内衣 、运动衣 、医疗卫生用品 、农膜等材料以及 农林 、水产 、造纸 、卫生 、土建等行业. 聚乳酸纤维制品 废弃后在土壤中或水中 ,会在微生物的作用下分解成 二氧化碳和水 ,随后在太阳光合作用下 ,它们又会成为 淀粉的起始原料. 这个循环过程 ,既能重新得到聚乳酸 纤维的初始原料 ———淀粉 ,又能借助光合作用减少空 气中的二氧化碳含量. 聚乳酸纤维制成的面料 ,触摸时 有舒适的肌肤接触感和手感 ,聚乳酸纤维还具有真丝 般的光泽. 聚乳酸还广泛应用于医药 、医疗领域. 更大 的潜在应用是 ,随着价格的降低 ,可望替代传统塑料. 由于聚乳酸的产业化有巨大发展前景 ,近 10 年来 ,它 们的研究和产业化受到世界各国政府 、企业界和研究 机构的普遍关注. 聚乳酸作为原材料的生产在欧美日 等地区和国家已初步形成产业 ,目前年生产能力超过 26 000 t. 我国发布的 2000～2005 年国家《纺织行业科 技发展项目指南》中 “, 聚乳酸纤维的开发及其应用”项
wk.baidu.com
文献标识码 : A
随着高新技术的发展和世界范围内人们物质文化 生活水平的提高 ,资源过度消耗 ,结果导致资源和能源 日趋枯竭 、环境污染严重 、生态日益恶化. 人们由此而 掀起了一场绿色革命 ,对绿色制造 、绿色消费等越来越 重视. 绿色纤维就是这绿色浪潮中的一个重要组成部 分 ,有人从纺织生态学的角度给绿色纤维的定义是 : ① 纤维在生长或生产过程中未受污染 、同时也不会对环 境造成污染 ; ②纤维制品在失去使用价值后 ,可回收再 利用或可以在自然条件下降解消化 ,不会对生态环境 造成危害 ; ③纤维生产的原料采用可再生资源或可利 用的废弃物 ,不会造成生态平衡的失调和掠夺性的资 源开发 ; ④纤维对人体具有某种保健功能.
或熔融纺丝可以制备聚乳酸纤维 ,聚乳酸具有高结晶和取向性 ,除具有特有的生物降解性外 ,聚乳酸纤维在强度 、模量 、
断裂伸长率等方面可以与聚酯 、尼龙等合成纤维相媲美. 聚乳酸纤维广泛应用于纺织 、卫生医疗 、建筑 、农林等行业.
关 键 词 : 聚乳酸纤维 ;合成 ;纺丝 ;应用
中图分类号 : TQ341
收稿日期 :2005 - 03 - 08 基金项目 :河南省科技攻关计划重点项目 (0523021300) 作者简介 :张旺玺 (1967 - ) ,男 ,河南淮阳人 ,博士 ,副教授.
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
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第 3 期 张旺玺等 :聚乳酸纤维的合成加工与应用 · 3 ·
第 16 卷第 3 期 2005 年 06 月
中原工学院学报 JOURNAL OF ZHONGY UAN INSTITUTE OF TECHNOLO GY
Vol. 16 No. 3 Jun. ,2005
文章编号 :1671 - 6906 (2005) 03 - 0001 - 04
聚乳酸纤维的合成加工与应用
图 1 聚乳酸的合成反应化学平衡式关系图
为了提高聚乳酸的分子量 ,Ajioka 等[4] 采用在二 苯醚溶剂中连续共沸除水的方法合成了分子量高达 30 万的聚乳酸. 日本三菱化学公司采用直接缩合溶液 聚合方法实现了聚乳酸的工业化生产 ,并能把聚乳酸 加工成纤维. Fukushima T. [5] 等利用 L - 乳酸为原料 , 以二苯基醚为添加溶剂 ,以二氯化锡为催化剂 ,以对甲
· 2 · 中原工学院学报 2005 年 第 16 卷
目是一个非常重要的方向. 可是 ,目前国内在乳酸的纯 化 、聚乳酸的合成制备高分子量聚乳酸 、可纺性研究等 方面还刚刚起步. 所以 ,抓住机遇大力发展新型绿色聚 乳酸纤维及其相关产品具有重要的意义. 特别是河南 省是一个人口众多的农业大省 ,开发玉米深加工 、发展 相关聚乳酸工业产品 ,对提高农产品竞争力 、发展国民 经济具有更加深远的影响. 聚乳酸是玉米深加工中的 一项重要的技术创新 ,它的发展将为后石油时代带来 蓬勃生机[1 ] .
把乳酸单体进行直接缩合已经成为制备聚乳酸的 重要方法 ,直接缩聚合成聚乳酸的反应过程如下 :
直接缩聚反应是一个可逆反应 ,反应的化学平衡 式见图 1 ,合成高分子量聚乳酸的关键是在反应过程 中及时去除产生的小分子水. 人们开始认为 ,直接缩合 法不能合成高分子量的聚乳酸 ,只能得到低分子量的 低聚物. 低分子量的聚乳酸 ,强度低 ,不能用作塑料和 纤维加工.
到 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 ,这是合成聚乳酸最传统 的方法. 主要原因是采用这种方法可以得到高分子量 的聚乳酸及其系列衍生物 ,它仍然是目前工业化生产 聚乳酸最主要的工艺路线. 丙交酯的开环聚合主要包 括阴离子聚合 ,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. 阳离子开环聚合烷 氧键断开 、在手性碳上增长 ,外消旋不可避免 ,难以得 到高分子量的聚乳酸. 阴离子开环聚合的引发剂有仲 或叔丁基锂 ,碱金属烷氧化合物 ,如苯甲酸钾 、苯酚钾 、 硬脂酸锌 、18 - 冠 - 6 醚配合物等. 引发机理是负离子 亲核进攻丙交酯羰基 、使酰氧键断裂 ,仍导致部分外消 旋化. 配位开环聚合的引发剂主要是过度金属的有机 化合物或氧化物 ,如烷氧基铝. 由乳酸制备丙交酯制备 聚乳酸这种开环聚合方法的缺点是工艺过程冗长 、制
聚乳酸是热塑性树脂 ,从理论上讲 ,采用熔融纺丝 是最理想的纤维成型方式. 熔融纺丝工艺技术比较成 熟 、环境污染小 、生产成本低 ,更有利于自动化 、柔性化 生产 ,是目前聚乳酸纤维的主要成型方法. 但是熔融纺 丝易造成聚乳酸的水解和热降解 ,因此纺丝前必须严 格控制树脂的含水量 ,以保证纺丝的工艺稳定性和纤 维最终的质量.
苯磺酸为阻色剂 ,先聚合成聚乳酸低聚物后 ,再经固相 后缩聚聚合制得了重均分子量为 266 000 的高分子量 聚乳酸. 1. 3. 2 熔融固相缩聚
最近 ,日本 Kyoto 工学院在聚乳酸的直接缩聚/ 固 相聚合合成 高 分 子 量 聚 乳 酸 方 面 取 得 了 突 破 性 进 展[6] . 钱刚[7]等研究了密闭体系中乳酸的固相缩聚反 应 ,以氧化钙为脱水剂 ,脱水剂对聚合物分子量的提高 有极大的促进作用. 影响固相缩聚反应的因素繁多 ,除 预聚物的分子量和分布外 ,反应温度 、催化剂浓度 、预 聚物的粒度和反应时间都对聚乳酸分子量有重要的影 响. 研究表明 ,在密闭环境中脱水剂的存在下可以得到 分子量为 25 万的聚乳酸. 1. 3. 3 微波辅助聚合
1 聚乳酸的合成
纺制聚乳酸纤维需要高分子量的聚乳酸. 一般低 分子量的聚乳酸用于药物缓释材料 ,而由高分子量的 聚乳酸可以加工成塑料 、纤维 、薄膜等高分子材料 ,用 途非常广泛. 乳酸最早由瑞典化学家 Scheele 从发酵的 奶中分离出来 ,1881 年实现商业化生产. 目前 ,乳酸的 制备通常有两种方法 ,一是石油原料的合成法 ,二是微 生物发酵法. 发酵法采用含淀粉的农产品 ,如麦类 、玉 米 、土豆 、甜菜等生产聚乳酸 ,原料来源丰富 、成本低 廉 、具有”绿色”内涵 ,所以被各国工业生产时广泛采 用. 最早是在 1932 年 ,聚乳酸在美国杜邦公司得以合 成成功 ,但是因为分子量太低 ,主要应用于医疗用手术 缝线 、移植物和药物可控释放等. 目前 , 美 国 Cargill Dow 公司与 Dow 化学公司的一个 50/ 50 合资公司是世 界上聚乳酸生产能力最大的企业 ,已建成 15 万吨/ 年 的生产工厂. 1. 1 开环聚合
张旺玺 ,张慧勤 ,潘 玮 ,王艳芝
(中原工学院 ,河南 郑州 450007)
摘 要 : 阐述了聚乳酸的合成方法 、聚乳酸纤维的纺丝成型方法 、聚乳酸纤维的结构性能及主要应用范围. 合成高分子
量聚乳酸的主要方法有开环聚合 、扩链聚合 、溶液聚合及熔融固相聚合等. 采用适当高分子量的聚乳酸树脂经干法纺丝
2 聚乳酸纤维的成型
纺制聚乳酸纤维最常用的方法是干法纺丝 、熔融 纺丝 ,也可以采用反应挤出纺丝成型. 采用二氯甲烷 、 三氯甲烷 、甲苯为溶剂 ,溶解聚乳酸树脂作为纺丝液进 行干法纺丝制得的聚乳酸纤维因热降解少 、纤维强度 较高. 但由于溶剂有毒 、纺丝环境恶劣 、溶剂回收困难 , 需要特殊处理 ,纤维生产成本高 ,限制了聚乳酸纤维的 工业化生产 ,至今没有走出实验室中试阶段.
造成本非常高 ,因此限制了聚乳酸的生产应用和发展. 1. 2 扩链聚合
为了降低聚乳酸的制造成本 ,扩大其应用范围 ,人 们一直在寻找更简单的合成路线. 其中 ,采用扩链剂是 提高聚乳酸平均分子量的一种有效方法. Wei Zhong[2] 采用亚甲基二苯基二异氰酸酯扩链剂与聚乳酸低聚物 在 175 ℃共聚 45 min. 聚乳酸的重均分子量由 9 800 提 高到 57 000 ,玻璃化温度由 48. 6 ℃提高到 67. 9 ℃,聚 合物的耐热性明显提高. 可用的扩链剂还有乙烯基碳 酸盐 、杂环化合物 、二异氰酸酯 、环己二异氰酸酯 、聚乙 二醇等. J ukka 等[3] 用 2 ,2’- 二 - 2 - 唑啉作偶联剂 , 使羧基终止的聚乳酸齐聚物在 200 ℃反应 10 min 后 , 分子量达到 300 000. 采用低分子量的聚乳酸不仅可以 与二元酸进行共聚 ,也可以与二元醇进行共聚 ,制备相 应的羧基封端聚合物或羟基封端聚合物. 制备羟基封 端的聚合物可以用 2 - 丁烯 - 1 ,4 - 二醇 、丙三醇 、1 ,4 - 丁二醇 、丁基缩水甘油醚 ,制备羧基封端的聚合物可 以用马来酸 、丁二酸 、脂肪酸 、衣康酸 、或一些酸酐等. 1. 3 直接缩聚 1. 3. 1 溶液缩聚
与传统加热方式完全不同 ,在微波加热过程中 ,热 从材料内部产生而不是从外部因温度梯度的差异而吸 收热源. 微波技术是一种不同于常规加热方式的新型 高效的加热方式 ,它为高分子合成及应用提供了一种 新思路 ,它的应用可大大降低反应的时间与能耗 ,提高 各种反应的速率 、收率和选择性 ,已经成为人们关注的 热点. 应用到乳酸的缩聚反应 ,利于小分子物质 (例如 : 水) 的脱除.
3 聚乳酸纤维的结构性能和应用
聚乳酸具有高结晶性和较高的取向性 ,故具有高 耐热性和高强度 ,和聚酯相媲美 ,还具有比较理想的透
在目前使用天然动植物原料开发的可自然生物降 解的纤维中 ,聚乳酸 ( PLA) 纤维属于合成高分子一类 的材料. 聚乳酸纤维是采用可再生的玉米 、小麦等淀粉
原料经发酵转化成乳酸 ,然后经聚合 、纺丝而制成. 在 众多的生物降解型纤维材料中 ,聚乳酸的熔点达 170 ℃以上. 聚乳酸纤维具有与涤纶类似的物性 ,外观透 明. 与其它生物降解型纤维材料相比 ,在透明性 、强度 、 弹性和耐热性方面要高出一筹. 聚乳酸纤维可有长丝 、 短丝 、复丝和单丝以及无纺布等不同规格和品种 ,可广 泛用于内衣 、运动衣 、医疗卫生用品 、农膜等材料以及 农林 、水产 、造纸 、卫生 、土建等行业. 聚乳酸纤维制品 废弃后在土壤中或水中 ,会在微生物的作用下分解成 二氧化碳和水 ,随后在太阳光合作用下 ,它们又会成为 淀粉的起始原料. 这个循环过程 ,既能重新得到聚乳酸 纤维的初始原料 ———淀粉 ,又能借助光合作用减少空 气中的二氧化碳含量. 聚乳酸纤维制成的面料 ,触摸时 有舒适的肌肤接触感和手感 ,聚乳酸纤维还具有真丝 般的光泽. 聚乳酸还广泛应用于医药 、医疗领域. 更大 的潜在应用是 ,随着价格的降低 ,可望替代传统塑料. 由于聚乳酸的产业化有巨大发展前景 ,近 10 年来 ,它 们的研究和产业化受到世界各国政府 、企业界和研究 机构的普遍关注. 聚乳酸作为原材料的生产在欧美日 等地区和国家已初步形成产业 ,目前年生产能力超过 26 000 t. 我国发布的 2000～2005 年国家《纺织行业科 技发展项目指南》中 “, 聚乳酸纤维的开发及其应用”项
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文献标识码 : A
随着高新技术的发展和世界范围内人们物质文化 生活水平的提高 ,资源过度消耗 ,结果导致资源和能源 日趋枯竭 、环境污染严重 、生态日益恶化. 人们由此而 掀起了一场绿色革命 ,对绿色制造 、绿色消费等越来越 重视. 绿色纤维就是这绿色浪潮中的一个重要组成部 分 ,有人从纺织生态学的角度给绿色纤维的定义是 : ① 纤维在生长或生产过程中未受污染 、同时也不会对环 境造成污染 ; ②纤维制品在失去使用价值后 ,可回收再 利用或可以在自然条件下降解消化 ,不会对生态环境 造成危害 ; ③纤维生产的原料采用可再生资源或可利 用的废弃物 ,不会造成生态平衡的失调和掠夺性的资 源开发 ; ④纤维对人体具有某种保健功能.
或熔融纺丝可以制备聚乳酸纤维 ,聚乳酸具有高结晶和取向性 ,除具有特有的生物降解性外 ,聚乳酸纤维在强度 、模量 、
断裂伸长率等方面可以与聚酯 、尼龙等合成纤维相媲美. 聚乳酸纤维广泛应用于纺织 、卫生医疗 、建筑 、农林等行业.
关 键 词 : 聚乳酸纤维 ;合成 ;纺丝 ;应用
中图分类号 : TQ341
收稿日期 :2005 - 03 - 08 基金项目 :河南省科技攻关计划重点项目 (0523021300) 作者简介 :张旺玺 (1967 - ) ,男 ,河南淮阳人 ,博士 ,副教授.
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
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第 3 期 张旺玺等 :聚乳酸纤维的合成加工与应用 · 3 ·
第 16 卷第 3 期 2005 年 06 月
中原工学院学报 JOURNAL OF ZHONGY UAN INSTITUTE OF TECHNOLO GY
Vol. 16 No. 3 Jun. ,2005
文章编号 :1671 - 6906 (2005) 03 - 0001 - 04
聚乳酸纤维的合成加工与应用
图 1 聚乳酸的合成反应化学平衡式关系图
为了提高聚乳酸的分子量 ,Ajioka 等[4] 采用在二 苯醚溶剂中连续共沸除水的方法合成了分子量高达 30 万的聚乳酸. 日本三菱化学公司采用直接缩合溶液 聚合方法实现了聚乳酸的工业化生产 ,并能把聚乳酸 加工成纤维. Fukushima T. [5] 等利用 L - 乳酸为原料 , 以二苯基醚为添加溶剂 ,以二氯化锡为催化剂 ,以对甲
· 2 · 中原工学院学报 2005 年 第 16 卷
目是一个非常重要的方向. 可是 ,目前国内在乳酸的纯 化 、聚乳酸的合成制备高分子量聚乳酸 、可纺性研究等 方面还刚刚起步. 所以 ,抓住机遇大力发展新型绿色聚 乳酸纤维及其相关产品具有重要的意义. 特别是河南 省是一个人口众多的农业大省 ,开发玉米深加工 、发展 相关聚乳酸工业产品 ,对提高农产品竞争力 、发展国民 经济具有更加深远的影响. 聚乳酸是玉米深加工中的 一项重要的技术创新 ,它的发展将为后石油时代带来 蓬勃生机[1 ] .
把乳酸单体进行直接缩合已经成为制备聚乳酸的 重要方法 ,直接缩聚合成聚乳酸的反应过程如下 :
直接缩聚反应是一个可逆反应 ,反应的化学平衡 式见图 1 ,合成高分子量聚乳酸的关键是在反应过程 中及时去除产生的小分子水. 人们开始认为 ,直接缩合 法不能合成高分子量的聚乳酸 ,只能得到低分子量的 低聚物. 低分子量的聚乳酸 ,强度低 ,不能用作塑料和 纤维加工.