PLA玉米纖維無紡布 為您介紹聚乳酸纖維的性能特點與產(chǎn)品開發(fā)前景

介紹了聚乳酸纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)和橫截面形式式；論述了聚乳酸纖維的性能特點，并對聚乳酸纖維與其他常用原料的物理力學(xué)性能、染色性能、服用性能和生物降解性能進行了測試、比較和分析；根據(jù)聚乳酸纖維的這些優(yōu)良性能，探討了適用于各種服裝面料、家居裝飾面料和工業(yè)紡織品的發(fā)展前景。

 聚乳酸纖維是一種環(huán)保的纖維，它是從天然糖植物玉米中提取并通過熔融工藝制成的。它不僅可以通過再生資源合成和制備，還可以通過生物降解。聚乳酸纖維及其產(chǎn)品廢棄后，在自然條件下可通過微生物分解成二氧化碳和水。然后，在陽光的作用下，它們成為各種植物光合作用的原料，不會污染環(huán)境。聚乳酸纖維具有良好的物理機械性能、化學(xué)染色性能和生物降解性能，可廣泛應(yīng)用于各種服裝織物、家用裝飾織物和工業(yè)紡織品。聚乳酸纖維具有環(huán)保紡織的主要特點，具有優(yōu)異的環(huán)保性能。這種生物降解聚合物產(chǎn)品將成為本世紀纖維生產(chǎn)和應(yīng)用的產(chǎn)品之一。

  1 聚乳酸纖維的結(jié)構(gòu)與性能特點

1.1 聚乳酸纖維的結(jié)構(gòu)

聚乳酸纖維是由PLA無紡布可再生聚乳酸和其他淀粉原料發(fā)酵制成的乳酸，然后由乳酸聚合成樹脂，然后通過紡絲制成。聚乳酸纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，但由于乳酸分子中有手性碳原子，可分為D型和L型，因立體結(jié)構(gòu)不同，如聚右旋乳酸（PDLA）、聚左旋乳酸（PLLA）和聚外消旋乳酸（PDLA）。淀粉發(fā)酵獲得的乳酸含有99.5%的PLLA，是一種晶體，可用于生產(chǎn)纖維和其他產(chǎn)品。因此，人們對聚乳酸纖維的研究主要集中在PLLA[2]上。

1.2 聚乳酸纖維的性能

1.2.1 聚乳酸纖維的物理性能

聚乳酸纖維不僅具有高結(jié)晶性，而且具有與聚酯、聚苯乙烯樹脂相同的透明度。表1顯示了中國紡織公司的聚乳酸纖維與其他纖維的性能比較。

 聚乳酸纖維是一種高結(jié)晶、高取向、高強度的纖維。它的物理性能介于聚酯和尼龍6之間，但聚乳酸纖維具有更好的手感和懸垂性，重量輕，抗紫外線性能好，卷曲性和保型性能好。聚乳酸纖維不需要特殊的裝置和操作，可以通過傳統(tǒng)的工藝成型加工。和普通聚酯一樣，它可以有長絲、短纖維、單絲、非織造布、織物、帶子、電纜等產(chǎn)品。

1.2.2 聚乳酸纖維的生物降解性能

聚乳酸纖維可降解的根本原因是聚合物上酯鍵的水解，一般認為其末羧基對其水解起催化作用，降解過程從無定型區(qū)域開始。水解速率不僅與聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)、分子量和分子量分布、形態(tài)結(jié)構(gòu)和樣品尺寸有關(guān)，還取決于微生物的類型及其生長條件、環(huán)境溫度、濕度、pH值等外部水解環(huán)境。聚乳酸纖維的平均分解時間為1年，通過埋在土壤中、浸泡在海水中、降解在活性污泥中等一系列降解實驗。使用聚乳酸材料后，可進行自然降解、堆肥和燃燒處理。聚乳酸纖維的自然降解不會污染環(huán)境。燃燒時，燃燒氣體中幾乎沒有NOx。燃燒熱約為聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）的1/3。因此，聚乳酸纖維是一種非常有利于地球環(huán)境的材料。

1.2.3 聚乳酸纖維的吸濕快干和保暖性能

聚乳酸纖維可以根據(jù)不同的季節(jié)發(fā)揮不同的功能。冬季保溫比棉、聚酯纖維高20%以上；夏季使用聚乳酸纖維織物，透濕性好，水擴散性好，吸汗快干，蒸發(fā)后能迅速帶走體熱，全年感覺清爽。

1.2.4 聚乳酸纖維天然抑菌性能

由于聚乳酸纖維的特性，它可以在纖維表面形成自然、穩(wěn)定的抗菌環(huán)境，黃色葡萄球菌難以繁殖。聚乳酸纖維表面呈弱酸性，其pH值為6.0~6.5，為弱酸性，健康的人體皮膚也呈弱酸性，因此聚乳酸纖維與弱酸性皮膚相容。與此同時，當人們鍛煉時，體內(nèi)的糖會變成能量，并在體內(nèi)（肌肉）形成乳酸。就像這個身體本身接受乳酸一樣，表明聚乳酸纖維是一種安全的材料，聚乳酸纖維毛衣已經(jīng)日本皮膚健康協(xié)會的皮膚貼紙實驗，確認其安全。1.2.5聚乳酸纖維的燃燒性能。

聚乳酸纖維和其他常用纖維的燃燒性能如表2所示。在聚乳酸纖維的燃燒過程中，只有輕微的煙霧釋放，煙霧量很小，煙霧中沒有有害氣體；燃燒熱量很小。燃燒熱約為聚乙烯和聚丙烯的1/3。雖然不是阻燃纖維，但與聚酯纖維相比，自熄時間短，火災(zāi)風(fēng)險小。其氧指數(shù)在常用纖維中高，近國家標準對阻燃纖維氧指數(shù)28~30%的要求。

1.2.6 聚乳酸纖維回彈性能和耐紫外線性能

聚乳酸纖維和常用纖維彈性回復(fù)率比較[4]如表3。

  由可以看出，聚乳酸纖維具有良好的蓬松性能和彈性回復(fù)率，比錦綸還要好，做出的織物彈性好，抗皺性好，非常適合做運動衣。此外，聚乳酸纖維及其織物不吸收紫外線，在紫外線長期照射下，其強度和伸長的影響均不大。聚乳酸纖維在室外暴曬500小時后，強度仍可保留55%左右。

  2 聚乳酸纖維的開發(fā)前景

聚乳酸纖維具有許多優(yōu)異的性能，如懸垂性、舒適性和良好的手感、良好的彈性、良好的卷曲和卷曲耐久性、良好的抗紫外線穩(wěn)定性等。此外，聚乳酸纖維可制成圓形截面的單絲或復(fù)合絲、三葉形截面的BCF（可用于編織地毯和毛氈）、卷曲或非卷曲的短纖維、雙組分纖維、紡粘非織造布和熔噴非織造布，這使得聚乳酸纖維在服裝市場、家居裝飾市場、非織造布市場、雙組分纖維領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景，健康和醫(yī)療。

  2.1 服裝用面料的開發(fā)

 早在1998年，日本鐘紡公司就宣布開發(fā)了一種新的紡織產(chǎn)品，由棉、羊毛和其他天然纖維與聚乳酸纖維混合而成。這種纖維具有良好的形式保留性。與棉混紡時，具有與滌棉混紡織物相似的性能；光澤好，但不產(chǎn)生金屬刺眼的光澤；優(yōu)雅的絲綢外觀；感覺像絲綢；當與羊毛混紡時，它具有良好的形狀穩(wěn)定性、抗褶皺和亮度，因此適用于動態(tài)服裝、軍裝、內(nèi)衣和運動衫。

  3 結(jié)論

聚乳酸纖維不僅具有良好的物理機械性能和化學(xué)染色性能，而且具有良好的服用性能和生物降解性能。聚乳酸纖維織物具有良好的皮膚友好性，不會對人體造成傷害。聚乳酸纖維分解為二氧化碳和水，不會污染環(huán)境。它是一種具有合成纖維優(yōu)良性能和天然纖維服用特性的環(huán)保功能纖維。聚乳酸纖維具有廣闊的應(yīng)用前景。除服裝外，還廣泛應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域和工業(yè)領(lǐng)域，具有廣闊的市場前景。隨著人們對環(huán)境保護的日益重視和聚乳酸纖維應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴大，聚乳酸纖維將成為21世紀重點開發(fā)的紡織材料之一。