纤维的生物降解性是重要的生态指标,常用合成纤维的原料是石油,不仅不利于生态平衡,而且生物降解性差。PLA纤维的原料是淀粉。日本钟纺公司利用美国CDP公司生产的聚乳酸树脂,于1994年开发出商品名为Lactron的纤维,1998年又开发出此纤维的系列产品。它是由玉米淀粉发酵制得的乳酸经过聚合,得到聚乳酸后,再经熔融纺丝生产的聚乳酸纤维,也有人称为玉米纤维。由于它原料为淀粉,纤维又可生化降解,最终分解物是二氧化碳和水,在光合作用下又可生成淀粉,所以它不会影响地球的生态平衡,是一名符其实的环保纤维。
这种纤维的制造关键技术是由玉米制取葡萄糖和乳酸。聚乳酸制取途径有两种,即高温、高真空的溶剂法,除去水分靠溶剂,主要生产中低分子量的聚乳酸.另一途径是在较混和条件下采用非溶剂方法去除水分,先制取中间产物环状的丙内酯(二聚物),真空蒸馏提纯后,在开环聚合成聚乳酸,此法可生产分子量范围比较宽的聚乳酸。
乳酸的一个重要特征是他存在两种族光异构形态,发酵法提取的乳酸含有99.5%的L型异构体,即左旋异构体,其它方法可制得D型即右旋异构体。因此环状丙内酯有三种潜在的旋光异构状态,开环聚合得到的是一个聚合物“族”,它含有不同比例的旋光异构体,所制得的聚合物性能有所不同,如果L型的聚合物比例较高,则可用来制取透明晶体,如果D型聚合物比例比较高(>15%),则可制取非晶体,不同比例的同分异构体比例的聚合物的其它性能也不同,例如软化点,非晶体型的为60℃左右,晶型的则高达175C,纺制纤维的聚乳酸主要由L一乳酸制得,用结晶型的,软化点较高,约为175℃。其纤维视原料不同,烙点为130~175℃,玻璃化温度较低,约为57C,所以它对温度比较敏感。 聚乳酸纤维分子链中没有强极性基,存在较多的酯基,碳链上还存在等距排列的甲基,所以这种纤维当主要有L型乳酸聚合成时,容易结晶(分子链规
(1) PLA树脂组成,包括L型和D型比例和立体结构等; (2)纺丝条件,它影响纤维的结晶度,取向度、其结晶速度比PET要慢,但结晶度较高; (3)染料结构和性能; (4)染色条件,包括染料浓度、浴比PH值、助剂性质和浓度以及染后洗涤条件等。
虽然这类纤维适合用分散染料染色,但由于纤维组成和结构不同于PET纤维,染色能差别很大,总体上看,它染色温度低,难染深,牢度较差,对妇和温度更敏感。
一般来说,由于PLA纤维分子链中不存在苯环等芳基,只存在较多酯基,而结晶度又较高,所以只是那些分子较简单,特别是呈线形,分子存在较多酯基,羟基、卤素原子和氨基等极性基团的染料有较高的亲和力,这些染料较易扩散进纤维内,并通过偶极力或氢键与纤维分子结合。一些分子虽然较简单,但缺少上述基团的染料,或者分子体积较大的染料结合能力较差,或者不易进人纤维,因此亲和力比PET纤维低,平衡吸附量也就低。不少染料的饱和吸附量只有在PET纤维时1/6左右(100℃染色),这就导致染色提升性和染色效率低。
染料提升位差的原因不是染料扩散速度低,相反,由于PLA纤维的Tg很低,染料在100℃就有较高的扩欲速度,比在 PET纤维中快得多,例如 C.1.分散红 60在100℃时的扩散系数,PLA是 1.34 X 1000cm/min,而PET只有2。92X1000cm/min,相差几个数量级。