PLA玉米纖維無紡布為您介紹21世紀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，科學家發(fā)現(xiàn)動物和人類肌肉運動產(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)已有半個多世紀歷史。美國Cyanamid公司于上世紀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強度、高溫尺寸穩(wěn)定性、回彈及抗老化等方面仍有改進空間。

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?，聚乳酸非織造布也成為研發(fā)熱點之一。

美國田納西大學于上世紀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合結(jié)構(gòu)（DeposaTM），其中，紡粘非織造布層主要提供力學支撐，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)同濟大學、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

聚乳酸纖維廣受好評的優(yōu)點之一是可以在體內(nèi)生物降解或吸收。標準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”混紡制成性能互補的機織、針織面料，也可與其他化學纖維如氨綸、PTT等混紡制成織物，體現(xiàn)了親膚、透氣、導濕等功效，已在內(nèi)衣面料方面得到推廣。