聚乳酸纤维针织物结构设计与生产实践
聚乳酸纤维的合成加工与应用
第 16 卷第 3 期 2005 年 06 月
中原工学院学报 JOURNAL OF ZHONGY UAN INSTITUTE OF TECHNOLO GY
Vol. 16 No. 3 Jun. ,2005
文章编号 :1671 - 6906 (2005) 03 - 0001 - 04
聚乳酸纤维的合成加工与应用
到目前为止 ,能够满足上述绿色纤维所有定义条 件的真正意义上的”绿色”纤维还没有问世. 但是 ,人们 一直在努力 ,在开发能符合定义中一条或多条的绿色 纤维方面取得了越来越多的成果 ,有些产品已经实现 了工业化生产 ,如聚乳酸纤维 、Lyocell 纤维 、蛋白纤维 、 甲壳素纤维等等. 本文论述了国内外绿色聚乳酸纤维 的开发和研究状况.
图 1 聚乳酸的合成反应化学平衡式关系图
聚乳酸纤维及其纺织品的生产技术分析
聚乳酸纤维及其纺织品的生产技术分析高洪国 张磊 文洪杰 朱子玉（愉悦家纺有限公司 山东省生态纺织技术创新中心 山东黄河三角洲纺织科技研究院有限公司）摘要：总结分析聚乳酸面料的相关生产关键技术，从纺纱技术、织造技术、染整技术、缝制技术和成品使用等方面，介绍了可以采取的技术和措施。
该工艺为聚乳酸纤维的开发提供了新的思路和技术支持，应用前景广阔。
关键词：聚乳酸；纺纱；织造；染整；抗菌防螨聚乳酸产业在国内蓬勃发展，现在主要有安徽丰原、浙江海正和吉林中粮等17家企业生产聚乳酸，已投产约18.1万吨/年，规划投产约141万吨/年。
伴随着聚乳酸产业的高速发展，聚乳酸的大规模产业化应用和商业化运作已迫在眉睫。
聚乳酸纤维是一种芳香族聚酯纤维，分子链中不存在强极性基，碳链中含有较多的酯基和等距排列的甲基，因此该纤维具有类似合成纤维的特性。
其与涤纶和棉的物理性能比较如表1所示。
表1聚乳酸纤维、涤纶和棉的性能比较纤维类别涤纶PLA棉纤维比重（g/cm 3） 1.38～1.39 1.27～11.29 1.54～1.55回潮率（%）0.4～0.50.4～0.67.0～8.0干强（cN/dtex） 3.8～6.2 3.2～4.9 1.9～3.1干伸长率（%）20～3230～357.0～9.0湿强（cN/dtex） 3.6～6.0 3.0～4.6 2.6～3.0湿伸长率（%）22～3535～4012.0～14.1初始模量（cN/dtex）22～44（短）80～140（长）20～42（短）82～124（长）60～82弹性回复率（伸度5%）659352熔点（℃）255175/燃烧性多烟少烟燃烧极限氧指数（%）20～2226+17～20抗紫外线性中等好中等偏差由表1可知，聚乳酸纤维具有强度高、延伸度大、悬垂性优良、回弹性好、抗紫外性能好、产烟量少和可燃性低等诸多优点。
存在回潮率低、吸湿性差、导电性差、抱合性差、玻璃化温度和熔点较低以及不耐强碱等不足。
聚乳酸纤维及其共混纤维的纺制及结构与性能研究
聚乳酸纤维及其共混纤维的纺制及结构与性能研究近年来，人们对生物可降解纤维的研究日益增多，其中聚乳酸纤维成为了一种备受关注的材料。
聚乳酸纤维具有良好的生物相容性、可降解性和可塑性等特点，因此在医学、纺织、包装等领域具有广泛的应用前景。
在聚乳酸纤维的制备过程中，纺丝工艺是一个重要的环节。
通过选择合适的纺丝工艺，可以调控纤维的结构和性能。
常见的纺丝方法包括湿法纺丝、干法纺丝和熔融纺丝等。
湿法纺丝是最常用的方法之一，通过将聚乳酸溶液挤出到共混纤维的浸泡槽中，再经过拉伸和干燥等步骤，得到聚乳酸纤维。
干法纺丝则是通过将聚乳酸颗粒加热至熔点后挤出，再经过拉伸和冷却等步骤，制备纤维。
熔融纺丝是将聚乳酸颗粒直接加热至熔点，然后通过挤出、拉伸和冷却等步骤制备纤维。
不同的纺丝方法具有不同的工艺参数和纤维结构，因此对于聚乳酸纤维的制备来说，选择合适的纺丝方法是非常重要的。
除了纺丝工艺，共混纤维也是一种重要的研究方向。
通过将聚乳酸与其他纤维进行共混，可以获得具有更好性能的纤维。
常见的共混纤维包括聚乳酸/聚己内酯纤维、聚乳酸/聚乙烯醇纤维等。
共混纤维的制备方法通常是将两种纤维按一定比例进行混合，然后通过纺丝方法将其纺制成纤维。
在纺制后，聚乳酸纤维的结构与性能也是一个研究的重点。
通过扫描电子显微镜和X射线衍射等技术，可以观察到纤维的形貌和结晶性质。
聚乳酸纤维的性能包括力学性能、热性能和降解性能等。
力学性能是指纤维的强度和伸长率等，热性能是指纤维的热稳定性和热分解温度等，降解性能是指纤维在自然环境中的降解速度和产物等。
这些性能的研究可以为聚乳酸纤维的应用提供参考。
综上所述，聚乳酸纤维及其共混纤维的纺制及结构与性能研究是一个具有重要意义的课题。
通过选择合适的纺丝工艺。
可降解聚乳酸纤维(PLA)开发生产方案(二)
可降解聚乳酸纤维（PLA）开发生产方案一、实施背景随着全球对环境保护的关注日益提高，绿色、可持续的产业发展成为了主流趋势。
聚乳酸纤维，作为一种生物可降解材料，具有优良的环保性能和广阔的市场前景。
然而，其生产成本高、技术难度大等问题成为了制约其广泛应用的主要障碍。
因此，从产业结构改革的角度出发，探讨聚乳酸纤维（PLA）的开发和生产方案具有重要意义。
二、工作原理聚乳酸纤维（PLA）是以乳酸为原料聚合得到的聚合物。
其工作原理主要包括以下步骤：1.乳酸聚合：通过催化剂的作用，将纯度较高的乳酸分子聚合形成长链，得到聚乳酸。
2.熔融纺丝：将聚乳酸熔融，通过纺丝机喷丝，形成纤维。
3.冷却拉伸：纤维经过冷却装置后进行拉伸，强化纤维结构。
4.卷绕成型：经过卷绕装置，使纤维卷绕成卷，完成PLA纤维的生产。
三、实施计划步骤1.资源整合：整合相关乳酸原料资源，确保原料的稳定供应。
2.技术研发：研发高效、环保的PLA生产技术，降低生产成本。
3.生产线建设：根据PLA纤维生产工艺要求，建设或改造生产线。
4.试生产与调试：进行试生产，对生产过程进行监测和调试。
5.批量生产：经过试生产验证成功后，开始批量生产。
6.市场推广：对PLA纤维进行市场推广，扩大销售渠道。
四、适用范围1.纺织服装：PLA纤维具有优良的生物相容性和可降解性，适用于制作医疗用品、运动服、内衣等。
2.包装材料：PLA纤维制成的包装材料可替代传统塑料，应用于食品、药品等领域。
3.生物医用：PLA纤维可用于制作手术缝合线、人工韧带等医疗用品。
4.环境治理：PLA纤维可用于制作生物降解塑料，有助于减少白色污染。
五、创新要点1.开发高效、环保的PLA生产技术，降低生产成本。
2.探索新的生产工艺，提高产品质量和性能。
3.结合市场需求，开发多样化的PLA制品，满足不同领域的需求。
4.加强产业链上下游合作，实现资源共享和优势互补。
六、预期效果1.提高PLA纤维的生产效率和产品质量。
聚乳酸纤维生产设备和工艺流程
聚乳酸纤维生产设备和工艺流程Producing lactic acid fibers involves complex equipment and a detailed process. 聚乳酸纤维的生产涉及复杂的设备和复杂的工艺流程。
The first step in the production process is the fermentation of sugars to produce lactic acid. 生产过程的第一步是将糖发酵产生乳酸。
This can be achieved through the fermentation of carbohydrates by lactic acid bacteria. 这可以通过乳酸菌对碳水化合物的发酵来实现。
After the lactic acid is produced, it is then polymerized to form the lactic acid polymer. 乳酸产生后，随后进行聚合形成乳酸聚合物。
This polymer is then spun and woven into fibers to create the final lactic acid fiber product. 然后将聚合物纺丝并编织成纤维，最终形成聚乳酸纤维产品。
The production equipment for lactic acid fiber is complex and specialized. 聚乳酸纤维的生产设备复杂且专业。
It requires fermentation tanks for the production of lactic acid, polymerization reactors for the formation of the lactic acid polymer, and spinning and weaving machinery for the creation of the fibers. 它需要发酵罐用于生产乳酸，聚合反应器用于形成乳酸聚合物，以及纺纱和织机械用于制造纤维。
可降解聚乳酸纤维(PLA)开发生产方案(一)
可降解聚乳酸纤维（PLA）开发生产方案一、实施背景随着人们对环境保护意识的提高，绿色生产和生活方式越来越受到重视。
传统纺织纤维的生产过程中，大量排放的二氧化碳和其他污染物对环境造成了严重影响。
因此，开发可降解、环保的纺织纤维成为了当务之急。
聚乳酸（PLA）作为一种生物可降解材料，具有良好的生物相容性和降解性，受到广泛关注。
本方案旨在从产业结构改革的角度，探讨可降解聚乳酸纤维（PLA）的开发生产。
二、工作原理聚乳酸（PLA）是一种由可再生植物资源（例如玉米）提取淀粉原料制成的生物降解材料。
其工作原理主要是通过微生物发酵方法，将淀粉原料转化为乳酸，再经过聚合反应生成PLA树脂。
最后，通过纺丝工艺将PLA树脂加工成为纤维。
这种纤维在一定的条件下可完全降解，对环境友好，且具有良好的生物相容性和力学性能。
三、实施计划步骤1.原料准备：首先需要准备足够的可再生植物资源，如玉米淀粉或其他淀粉类原料。
2.微生物发酵：利用特定的微生物将淀粉原料转化为乳酸。
3.聚合反应：将得到的乳酸进行聚合反应，生成PLA树脂。
4.纺丝工艺：将得到的PLA树脂进行纺丝，加工成为纤维。
5.后处理：对得到的纤维进行后处理，如拉伸、定型等，以获得所需的物理性能。
6.品质检测与评估：对生产的PLA纤维进行品质检测和评估，确保其满足相关标准。
7.市场推广与销售：将产品推向市场并进行销售。
四、适用范围1.服装纺织品：PLA纤维可用于制作各种服装，如运动服、内衣、外衣等。
2.家居纺织品：如床单、窗帘、地毯等。
3.医疗纺织品：由于其良好的生物相容性，PLA纤维可用于制作医疗用品，如手术服、口罩等。
4.包装材料：PLA纤维可用于制作环保包装材料，如购物袋、食品包装等。
五、创新要点1.生物可降解性：与传统纺织纤维相比，PLA纤维具有生物可降解性，对环境友好。
2.可再生资源：PLA纤维的生产原料来源于可再生植物资源，如玉米淀粉，有利于资源的可持续利用。
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摘要
本文采用熔融纺丝法将进口聚乳酸（PLA）切片纺制成纤维，并对切片的基本性能以 及纺丝和后加工的工艺条件进行了探索，另外将 PLA 与 PBS（聚丁二酸丁二醇酯）及 PP （聚丙烯）共混，对共混纤维的成形条件和结构与性能进行摸索。通过应用扫描电镜法 （SEM）、差示扫描量热法（DSC）、小角 X 射线衍射（SAXS）和动态力学分析（DMA） 等分析手段研究发现，纯纺聚乳酸纤维在 230℃时可纺性最好，纺速为 1000m/min、后牵 伸 3.5 倍所制纤维，断裂强度达 4.1cN/dtex，断裂伸长率为 21%，结晶度为 45%左右。PLA/PBS 共混物在 220℃时所纺丝条质量较佳，而 PLA/PP 共混物则在 235℃时具有良好的可纺性。 随着添加物（PBS 或 PP）含量的增多，体系相容性逐渐变差，致使共混纤维的断裂强度降 低，上染率提高，玻璃化温度减小，热稳定性下降，但 PLA/PBS 共混纤维的结晶度增大， 而 PLA/PP 共混纤维的结晶度随之减小。
In addition, the article also focused on pure PLA fiber spinning, PLA / PBS blend fibers and PLA / PP blend fibers in different media degradation situation. The results show that three types of fiber could not tolerance with acid and alkali, particularly in the alkaline environment, they would be seriously degraded, and the more increase the environmental temperature, the more prone to degradation. After PBS added into PLA, PLA/PBS fibers are more susceptible to depredate than pure PLA fibers, but when they mixed with PP, under the same conditions, the degree of the degradation in PLA / PP fiber are more gently than pure PLA fiber.
聚乳酸与聚乳酸纤维特点及生产应用研究
聚乳酸与聚乳酸纤维特点及生产应用研究摘要：聚乳酸 PLA纤维具有很好的生物降解性和生物相容性 ,由它织成的织物具有丝绸般的光泽和舒适的肌肤触感 ,快干且抗皱 ,因此该纤维具有较广阔的发展前景;由于聚乳酸纤维是一种可完全生物降解的合成纤维,因此是一种可持续发展的生态纤维;关键词：聚乳酸；聚乳酸纤维；特性一、聚乳酸与聚乳酸纤维聚乳酸纤维简称PLA纤维是以由谷物、甜菜等天然糖类得到的聚乳酸酯为原料,经溶液纺丝或熔融纺丝制得的聚酯合成纤维.目前,商业化生产的PLA纤维以玉米淀粉发酵而成的乳酸为原料,经脱水聚合反应制成的聚乳酸酯溶液为纺丝液,再进行纺丝加工而成.聚乳酸纤维兼有天然纤维和合成纤维的特点,吸湿排汗均匀、回弹性好,所制成的成衣穿着舒适,并具有抗皱抗紫外等性能,其制品废弃后,在土壤或水中微生物的作用下分解成二氧化碳和水,随后在太阳光合作用下,又会成为淀粉的起始原料;由于这是一个循环过程,因此可减少纤维工业对石油资源的依赖性,所以PLA纤维又被称为21世纪的环境循环材料;聚乳酸纤维PLA的生产原料乳酸是从玉米淀粉中制得,所以也将这种纤维称为玉米纤维;二、聚乳酸与聚乳酸纤维的生产一聚乳酸的生产1.聚乳酸的生产原料聚乳酸的生产原料是乳酸,即-羟基丙酸、2-羟基丙酸;由于乳酸分子中有一个不对称碳原子,所以具有d-型右旋光和L-型左旋光两种对映体,等量的L-乳酸和d-乳酸混合而成的dL-乳酸不具旋光性;成纤聚乳酸以L-乳酸为单体;2.聚乳酸的聚合聚乳酸的聚合方法有两种,一种是减压在溶剂中由乳酸直接聚合的方法,即：乳酸→预聚体→聚乳酸；另一种方法是常压下以环状二聚乳酸为原料聚合得到,即：乳酸→预聚体→环状二聚体→聚乳酸;3.聚乳酸的合成聚乳酸有两种合成方法,即丙交酯乳酸的环状二聚体的开环聚合和乳酸的直接聚合;丙交酯开环聚合生产工序为：先将乳酸脱水环化制成丙交酯；再将丙交酯开环聚合制得聚乳酸;其中乳酸的环化和提纯是制备丙交酯的难点和关键,这种方法可制得高分子量的聚乳酸,也较好地满足成纤聚合物和骨固定材料等的要求;乳酸直接缩聚是由精制的乳酸直接进行聚合,是最早也是最简单的方法;该法生产工艺简单,但得到的聚合物分子量低,且分子量分布较宽,其加工性能等尚不能满足成纤聚合物的需要；而且聚合反应在高于180℃的条件下进行;二聚乳酸纤维生产溶液纺丝主要采用干法-热拉伸工艺,纺丝原液的制备一般采用二氯甲烷、三氯甲烷、甲苯作溶剂;1982年,Pennings等人率先用溶液纺丝法制备出粘均相对分子质量为3×105～5×105的聚乳酸纤维;工艺流程为：聚乳酸酯→纺丝液→过滤→计量→喷丝板出丝→溶剂蒸发→纤维成形→卷绕→拉伸→纤维成品;由于溶液纺丝法的工艺较为复杂,使用溶剂有毒,溶剂回收难,纺丝环境恶劣,产品成本高,从而限制了其应用,故不适合工业化生产;熔融纺丝采用热拉伸二步法纺丝工艺,PLLA 是热塑性聚合物,比较适合熔融纺丝,目前各种用于生产涤纶现行熔融纺丝工艺高速纺丝一步法,纺丝-拉伸二步法都可采用;同时由于熔融状态下PLLA 会很快被水分解,因此在熔融纺丝前必须严格地除去水分;工艺流程为：聚乳酸酯→真空干燥→熔融挤压→过滤→计量→喷丝板出丝→冷却成形→PO Y 卷绕→热盘拉伸→上油→成品丝;该方法污染小、成本低、便于自动化生产;目前,熔融纺丝法生产工艺和设备正在不断地改进和完善,采用熔融纺丝法目前已进入成熟阶段,已成为目前最主要的加工方法;三、聚乳酸纤维的优缺点一聚乳酸纤维的优点1.原料来源广泛,玉米、甜菜、甘薯都可获得乳酸;与其它植物相比玉米较容易种植和生长,且产量高;2.制品废弃后在土壤或海水中经微生物作用降解的产物为乳酸、二氧化碳和水有研究表明聚乳酸制品若不使用丢弃120天后即开始溶解,不污染环境;3.限氧指数较高,阻燃性好;燃烧时不会散发毒气;4.有较好的亲水性、毛细管效应和水的扩散性,可散汗除菌;5.手感柔软且具有丝光泽, 透明度高, 强度和弹性均比棉麻好;6.易染色,染色效果好,且可用分散染料染色;7.制成的纺织品可烫易洗,但切忌用高温<120℃洗烫;二聚乳酸纤维的缺点1.原料来源于农作物,大量占用会影响粮食供应,造成食品价格上涨;2.聚乳酸短纤维易水解,造成纺丝困难;3.熔点低175℃左右,耐光性差;4.耐磨性差,使用寿命短,较适合于用即弃产品,成本高;聚乳酸纤维的缺点是暂时的,随着科研的不断深入,这些缺点也会得到改善,从而满足人们的需要;四、聚乳酸纤维的发展方向聚乳酸纤维与棉、羊毛混纺,或将其长纤维与棉、羊毛或粘胶等生物分解性纤维混用,纺制成衣料用织物;由此制成的产品具有以下特点：有优良的形态稳定性,如与棉混纺,几乎与涤棉具有同等的性能,处理方便；光泽较涤纶更优良,且有蓬松的手感；与涤纶同样富有疏水性,与皮肤接触不发粘；如与棉混纺做内衣,有助于水分的转移,不仅接触皮肤时有干燥感,且可赋予优良的形态稳定性和抗性;经测试,由聚乳酸纤维制成的面料对人体皮肤无任何刺激性;由于聚乳酸纤维具有良好的生物降解性和循环再生性,同时又具有芯吸导湿性、良好的抗紫外线性和耐菌性、优良的阻燃性、出色的回弹性及悬垂性;因此已经成为今后合成纤维研究的方向;近年来,随着聚乳酸PLA纤维聚合工艺的局部成熟,它被认为是最具发展前景的“绿色环保”纤维之一;。
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断 裂强度 ｛Ｎｄｅ ｝ ｃ ／ｔ ｘ 断裂伸长率 （ ％） ５ ％变形弹性 回复率 （ ％） 回潮率 （ ％） 玻璃化温度 ｉ ￣ ｃ）
熔点 （ ） ℃ 染色温 度 （ 。 Ｃ）
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聚乳酸 （Ｌ ） Ｐ Ａ 纤维是 新一代 环保型纤维 ， 其 自 身具 有 很 多优越 的性能 。 ｌ 表 为聚乳酸 纤维与聚 酯纤维 、 聚酰胺 纤 维 的性能 比较 。
表 １ 聚乳酸 、聚酯 聚酰胺 纤维性 能比较
乳 酸纤 维的弹性 回复率 明显高于其 他种 类纤 维 ；（） ６ 聚乳 酸 纤维 与聚 酯纤维具有相 同的耐 酸碱性能 。
在 本例 中采 用 １ ｅ × ２丝光 棉 双纱 作面 纱 ， ５Ｄ的 ０ ｔｘ ７
能， 导湿陛能较好；（） ５ 聚乳酸纤维具有优良的弹性， 尤其是
当施加外 力较大条件下， 当施 ＪＰ￣产生 ５ １％ ｌ ｌ ｕ＇ ％～ ０ 变形 时， 聚
作者 简 介 ： 吴益峰 ， １６ 年 生 ， 男， ９ ５ 副教授 ， 主要从 事纺织材料 ７￣ Ｌ－ ｔ
１ １ 纬编平针添纱组织 ．
根据 差动 毛 细效 应 原理 ， 在设 计高导 湿 纬 平针 添 纱织 物 时， 使吸湿 陛纤维 材料 （ 如棉纤 维纱） 为面纱 ， 位于面料 正 面（ 外层） 以聚乳 酸纤 维纱 线为 地纱 ， ； 位于面 料 的反面 （ 里 层 ） 尽可 能地 选 用较 小的 纤维 线密 度 ， 密度 比较 大的 纱 ， 线
针 应用技术 『 织ｉｇ ｅｃｈｎｏｌｇｙ ｔ技术 ｏ纤维针织物结构设计与生产实践
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线 作添纱 和地纱 。
耐酸碱性
耐酸不耐碱
耐酸不耐碱
耐碱不耐酸
由表 １可知 ，（） １ 聚乳酸纤 维具 有较 大 的覆盖性 ， 松 蓬 性 好 ；（） ２ 聚乳 酸纤 维的吸湿 陛能 较差 ， 但疏水 陛能较好 ， 这
是因为该 纤维具 有独特 的芯吸作用 ， 致纤维具 有 良好 的导 导 湿快 千功能 ；（ 虽然聚乳酸纤维 的回潮 率低 ， ３ ） 吸湿 ｝较差 ， 生 但 是聚 乳酸纤维 质量 比电阻较大 多数合成纤 维要小 ， 因此在 纺织 生产 中不 易产生静 电 ；（） ４ 聚乳酸 纤维具 有较 大 的表面
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天然纤 维或 吸湿 陛好的 纤维纱 线进行 交织 ， 形成 双 层， 用 利 差动毛 细效应 ， 进一步 增强导湿 排汗和 快干 的效果 。
１ 聚乳酸纤维针织产 品设计
为了充分 发挥 聚乳 酸纤 维优 良的导 湿快 干 和亲 肤抗 菌 性 能 ， 产品设计 时 ， 般 采用 聚乳酸 纤 维 纱线 作里料 ， 在 一 与
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－ 文依 据聚 乳酸 纤维 的性 能 ，设 计 开发 了纬 编平 针添 纱组 织 、纬 编单 面 集 圈组 ＿ ７ 卜 ＼织 纬编 空气层组 织 、纬编 双面集 圈组 织 、经编 纬面添纱 组织等针 织产品 ，分 析了聚乳酸纤维针 织产品生产 中易出现 的问题 ，并提 出了解决办法 。
织 产 品 开 发研 究 。
作者 单位 ： 盐城 纺织职业技 术 学院。 基金项 目： 盐城纺 织职 业技 术学院重ｌ课 题 （ｆ０ １） 最 ＹＹ ８７ 。