[摘 要]PLA纖維是一種性能優異的聚酯纖維。本文綜合分析了PLA纖維的生物降解性和可循環性、無毒性、低溫染色性、回彈性和抗皺性、阻燃性、耐紫外線性,闡述了生產中應注意的問題,并對PLA纖維的應用前景作了論述。
21世紀,新材料的研制和開發占有舉足輕重的作用,特別是在“我們只有一個地球”的口號下,開發與利用生物可降解的聚乳酸(Polylactic Acid,PLA)纖維已成為本世紀紡織新原料的熱點。PLA纖維采用天然可再生的植物資源為原料,減少了對石油資源的依賴性,與常規的纖維材料相比,PLA纖維還具有獨特的優異性能,隨著人們對環境的日益重視和聚乳酸樹脂的大規模工業化生產以及PLA纖維應用領域的不斷開發,PLA纖維必將成為21世紀最重要的纖維材料之一。
1 PLA纖維的研究進展
PLA纖維是一種性能優異的聚酯纖維,是以L-乳酸為主要原料聚合得到的聚合物,而L-乳酸的主要原料來自玉米,所以PLA纖維也被稱為玉米纖維。生產PLA纖維的工藝為:玉米淀粉經水解為葡萄糖,再用乳酸桿菌厭氧發酵,發酵過程用液堿中和生成乳酸,發酵液經凈化后,用電滲析工藝,制成純度達99.5%的乳酸。由乳酸制PLA生產工藝有:(1)直接縮聚法,在真空下使用溶劑使脫水縮聚。(2)非溶劑法,使乳酸生成環狀二聚體丙交酯,再開環縮聚成PLA。
聚乳酸的研究和開發歷史可以追溯到20世紀20~30年代,著名高分子化學家Carothers曾對聚乳酸的合成做過報道。1944年,Filachiene在Hovey、Hodgins及Begji研究的基礎上,對聚乳酸的聚合方法進行了系統的研究。1954年Du pont公司采用新的聚合方法制備出了高分子量的聚乳酸,但由于其對熱和水十分敏感,因此未受到重視。20世紀60年代以后,由于發現聚乳酸酯在人體內可降解,人們對其作為生物醫用材料開展了廣泛的研究和應用。后來,美國知名谷物公司Cargill研發成功玉米PLA纖維。1997年,化學公司DowPolymers看好PLA纖維的后期發展,便與Cargill公司合資組建CargillDow Polymers LLC公司(CDP公司)生產聚乳酸,產品的商品名為Nature Works PLA。1989年,日本鐘紡公司與島津制作所合作開發玉米PLA纖維,原料來源于島津制作所和CDP公司。1994年開發出商品名為Lactron的纖維,1998年又開發出此種纖維的系列產品,并于長野冬季奧林匹克運動會上展示了由Lactron纖維制成的各種服飾。2000年1月,鐘紡公司與CDP合作,聯合生產聚乳酸樹脂。2003年1月,CDP公司在美國紐約向全世界發布了其Nature Work TMPLA纖維的新的名稱“Ingeo”,意為從地球來的有效成分,體現了人性、自然和技術的和諧統一,全球有85家著名的品牌生產廠商共同簽署了聯合開發和推廣應用聚乳酸纖維的協議。聚乳酸纖維成本過高的問題亦因聚乳酸樹脂工廠的投產而得到解決,目前價格比PET(聚對苯二甲酸乙二酯)價格便宜10%~15%?,F在,世界各工廠生產聚乳酸纖維的原料均來自美國CDP公司,而杜邦、Monsanto等大廠也有建廠計劃。在第十屆上海國際紡織面料及輔料(秋冬)博覽會上,中國華孚集團、中國香港福田公司和臺灣遠東紡織公司,以及日本伊藤忠公司、CDP公司、Thermore公司、UnifiAsia公司等知名企業展出了各自的PLA纖維系列產品,預示著PLA纖維廣泛應用的時代已經到來。
2 PLA纖維的形態結構及其制品的性能
2.1 PLA纖維的形態結構與物理性能
2.1.1 PLA纖維的形態結構
PLA纖維的形態結構如圖1所示,由圖可知,聚乳酸纖維的橫截面呈非完整的圓形。
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