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PLA纤维及其制品的应用特性分析

来源:印染在线 发布时间:2011年09月14日

[摘 要]PLA纤维是一种性能优异的聚酯纤维。本文综合分析了PLA纤维的生物降解性和可循环性、无毒性、低温染色性、回弹性和抗皱性、阻燃性、耐紫外线性,阐述了生产中应注意的问题,并对PLA纤维的应用前景作了论述。

  21世纪,新材料的研制和开发占有举足轻重的作用,特别是在“我们只有一个地球”的口号下,开发与利用生物可降解的聚乳酸(Polylactic Acid,PLA)纤维已成为本世纪纺织新原料的热点。PLA纤维采用天然可再生的植物资源为原料,减少了对石油资源的依赖性,与常规的纤维材料相比,PLA纤维还具有独特的优异性能,随着人们对环境的日益重视和聚乳酸树脂的大规模工业化生产以及PLA纤维应用领域的不断开发,PLA纤维必将成为21世纪最重要的纤维材料之一。
1 PLA纤维的研究进展
  PLA纤维是一种性能优异的聚酯纤维,是以L-乳酸为主要原料聚合得到的聚合物,而L-乳酸的主要原料来自玉米,所以PLA纤维也被称为玉米纤维。生产PLA纤维的工艺为: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,再开环缩聚成PLA。
  聚乳酸的研究和开发历史可以追溯到20世纪20~30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Du pont公司采用新的聚合方法制备出了高分子量的聚乳酸,但由于其对热和水十分敏感,因此未受到重视。20世纪60年代以后,由于发现聚乳酸酯在人体内可降解,人们对其作为生物医用材料开展了广泛的研究和应用。后来,美国知名谷物公司Cargill研发成功玉米PLA纤维。1997年,化学公司DowPolymers看好PLA纤维的后期发展,便与Cargill公司合资组建CargillDow Polymers LLC公司(CDP公司)生产聚乳酸,产品的商品名为Nature Works PLA。1989年,日本钟纺公司与岛津制作所合作开发玉米PLA纤维,原料来源于岛津制作所和CDP公司。1994年开发出商品名为Lactron的纤维,1998年又开发出此种纤维的系列产品,并于长野冬季奥林匹克运动会上展示了由Lactron纤维制成的各种服饰。2000年1月,钟纺公司与CDP合作,联合生产聚乳酸树脂。2003年1月,CDP公司在美国纽约向全世界发布了其Nature Work TMPLA纤维的新的名称“Ingeo”,意为从地球来的有效成分,体现了人性、自然和技术的和谐统一,全球有85家著名的品牌生产厂商共同签署了联合开发和推广应用聚乳酸纤维的协议。聚乳酸纤维成本过高的问题亦因聚乳酸树脂工厂的投产而得到解决,目前价格比PET(聚对苯二甲酸乙二酯)价格便宜10%~15%。现在,世界各工厂生产聚乳酸纤维的原料均来自美国CDP公司,而杜邦、Monsanto等大厂也有建厂计划。在第十届上海国际纺织面料及辅料(秋冬)博览会上,中国华孚集团、中国香港福田公司和台湾远东纺织公司,以及日本伊藤忠公司、CDP公司、Thermore公司、UnifiAsia公司等知名企业展出了各自的PLA纤维系列产品,预示着PLA纤维广泛应用的时代已经到来。
2 PLA纤维的形态结构及其制品的性能
2.1 PLA纤维的形态结构与物理性能
2.1.1 PLA纤维的形态结构
  PLA纤维的形态结构如图1所示,由图可知,聚乳酸纤维的横截面呈非完整的圆形。

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