PLA玉米纖維無紡布為您介紹21世紀(jì)具有前景的可生物降解材料

聚乳酸是一種可生物降解材料，是21世紀(jì)具有前途的纖維材料之一。聚乳酸(PLA)在自然界中并不存在，需要人工合成。原料乳酸由小麥、甜菜、木薯、玉米等作物和有機(jī)肥料發(fā)酵而成。聚乳酸纖維可以通過紡絲獲得，也被稱為玉米纖維。

一、聚乳酸纖維的發(fā)展

乳酸是從酸奶中發(fā)現(xiàn)的。后來，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)動物和人類肌肉運(yùn)動產(chǎn)生的酸是乳酸。美國杜邦公司的發(fā)明(尼龍的發(fā)明者)首先在實驗室發(fā)明了利用乳酸聚合物制備聚乳酸高分子材料。

聚乳酸纖維的研發(fā)已有半個多世紀(jì)歷史。美國Cyanamid公司于上世紀(jì)60年代研制出聚乳酸可吸收縫線。日本鐘紡與島津制作所于1989年合作開發(fā)出純紡聚乳酸纖維（LactronTM）及其與天然纖維的混紡品種（Corn FiberTM），并在1998年長野冬運(yùn)會上展出；日本尤尼吉卡公司于2000年開發(fā)出聚乳酸長絲與紡粘非織造布（TerramacTM）。美國Cargill Dow Polymers（CDP）公司（現(xiàn)NatureWorks）于2003年發(fā)布涵蓋聚乳酸樹脂、纖維、薄膜的系列產(chǎn)品（IngeoTM），并特許德國Trevira公司生產(chǎn)IngeoTM系列非織造布，用于汽車、家紡、衛(wèi)生等領(lǐng)域。

二、聚乳酸纖維的工藝與應(yīng)用

目前主流的 PLA無紡布均采用高光學(xué)純度左旋聚乳酸（PLLA）為原料，利用其高結(jié)晶、高取向特性，通過不同的紡絲工藝（熔紡、濕法紡、干法紡、干濕紡、靜電紡等）制備而成。其中，熔紡聚乳酸纖維（長絲、短纖）可用于服裝、家紡等領(lǐng)域，生產(chǎn)設(shè)備和工藝接近于滌綸，具有良好的可紡性以及適中的性能。經(jīng)過適當(dāng)改性，聚乳酸纖維可獲得較優(yōu)的阻燃（自熄）和天然抑菌特性。但是，熔紡聚乳酸纖維在力學(xué)強(qiáng)度、高溫尺寸穩(wěn)定性、回彈及抗老化等方面仍有改進(jìn)空間。

濕法紡、干法紡、干濕紡和靜電紡聚乳酸纖維（膜）主要用于生物醫(yī)用領(lǐng)域，代表性產(chǎn)品包括：高強(qiáng)可吸收縫線、藥物載體、防粘連隔膜、人工皮膚、組織工程支架等。

隨著醫(yī)療、衛(wèi)材、過濾、裝飾等領(lǐng)域?qū)σ淮涡苑强椩觳嫉男枨蠹ぴ觯廴樗岱强椩觳家渤蔀檠邪l(fā)熱點(diǎn)之一。

美國田納西大學(xué)于上世紀(jì)90年代先研究了聚乳酸紡粘和熔噴非織造布，日本鐘紡隨后開發(fā)出面向農(nóng)業(yè)應(yīng)用的聚乳酸紡粘非織造布，法國Fibreweb公司研發(fā)出聚乳酸紡粘、熔噴非織造布及多層復(fù)合結(jié)構(gòu)（DeposaTM），其中，紡粘非織造布層主要提供力學(xué)支撐，熔噴非織造布層與紡粘非織造布層共同提供阻隔、吸附、過濾、保溫等效能。

國內(nèi)同濟(jì)大學(xué)、上海同杰良生物材料有限公司、恒天長江生物材料有限公司等單位在非織造布用復(fù)合纖維以及非織造布產(chǎn)品開發(fā)方面，目前已成功開發(fā)了紡黏、水刺、熱軋、熱風(fēng)等非織造布，應(yīng)用于衛(wèi)生巾、尿褲等一次性衛(wèi)生用品,以及面膜、茶包、空氣與水過濾材料等產(chǎn)品。

聚乳酸纖維以其天然來源、生物可降解環(huán)保性等優(yōu)勢，還在汽車內(nèi)飾、香煙絲束等方面得到推廣應(yīng)用。

三、聚乳酸纖維的特點(diǎn)

聚乳酸纖維廣受好評的優(yōu)點(diǎn)之一是可以在體內(nèi)生物降解或吸收。標(biāo)準(zhǔn)堆肥條件下必須測量生物降解性能，降解產(chǎn)物為水和二氧化碳。常規(guī)聚乳酸纖維在正常使用或大多數(shù)自然環(huán)境中水解緩慢甚至難以檢測。比如埋在自然土壤里一年基本不降解，但在常溫堆肥條件下一周左右降解。

聚乳酸纖維在體內(nèi)的降解吸收受其結(jié)晶度影響很大，模擬體外降解實驗表明，高結(jié)晶度聚乳酸纖維經(jīng)過5.3年仍基本保持形狀和近80%的強(qiáng)度，可能需要40-50年才能降解完全。

四、聚乳酸纖維的創(chuàng)新拓展

聚乳酸纖維作為一種研發(fā)生產(chǎn)了半個多世紀(jì)的化纖品種，目前的實際用量仍低于聚酯纖維的千分之一。雖然成本因素排名一，但其性能不容忽視。改性是發(fā)展聚乳酸纖維的途徑。

我國是化纖生產(chǎn)和消費(fèi)大國，近年來在改性聚乳酸纖維方面的研究處于優(yōu)先地位。聚乳酸纖維既能與傳統(tǒng)天然的“棉麻毛絲”混紡制成性能互補(bǔ)的機(jī)織、針織面料，也可與其他化學(xué)纖維如氨綸、PTT等混紡制成織物，體現(xiàn)了親膚、透氣、導(dǎo)濕等功效，已在內(nèi)衣面料方面得到推廣。