聚乳酸纤维性能及应用
生物可降解材料聚乳酸的制备改性及应用汇总
生物可降解材料聚乳酸的制备改性及应用摘要：聚乳酸（PLA）是人工合成的可生物降解的的热塑性脂肪族聚酯，其具有良好的机械性能、热塑性、生物相容性和生物降解性等，广泛应用于可控释材料、生物医用材料、组织工程材料、合成纤维等领域。
本文主要介绍了聚乳酸的合成、改性及其在各个领域的应用。
关键词：聚乳酸；生物降解；合成；应用随着大量高分子材料在各个领域的应用，废弃高分子材料对环境的污染有着日益加剧的趋势。
处理高分子材料的一些老套方法如焚烧、掩埋、熔融共混挤出法、回收利用等都存在缺陷并有一定的局限性，给环境带来严重的负荷，因此开发环境可接受的降解性高分子材料是解决环境污染的重要途径。
而乳酸主要来源于自然界十分丰富的可再生植物资源如玉米淀粉、甜菜糖等的发酵。
聚乳酸（polylactide简称PLA)在自然环境中可被水解或微生物降解为无公害的最终产物CO2和H2O，对其进行堆肥或焚烧处理也不会带来新的环境污染[1]。
此外聚乳酸及其共聚物是一种具有优良的生物相容性的合成高分子材料。
它具有无毒、无刺激性、强度高、可塑性强、易加工成型等特点，因而被认为是最有前途的生物可降解高分子材料[2]。
利用其可降解性，也可用作生物医用材料如组织支架、外科手术缝合线、专业包装、外科固定等。
1 生物降解机理[3，4]生物降解是指高分子材料通过溶剂化作用、简单水解或酶反应，以及其他有机体转化为相对简单的中间产物或小分子的过程。
高分子材料的生物降解过程可分为4个阶段：水合作用、强度损失、物质整体化丧失和质量损失。
微生物首先向体外分泌水解酶，与可生物降解材料表面结合，通过水解切断这些材料表面的高分子链，生成低相对分子质量的化合物（有机酸、糖等)，然后，降解的生成物被微生物摄入体内，合成为微生物体物或转化为微生物活动能量，在耗氧条件下转化为CO2，完成生物降解的全过程。
材料的结构是决定其是否可生物降解的根本因素。
合成高分子多为憎水性的，一般不能生物降解，只有能保持一定湿度的材料才有可能生物降解。
聚乳酸纤维及其应用
反应产物 用氯防溶解 ，再用 甲醇沉淀 、＝燥 ． 卜 ． 溶液 聚合 ：以氯化 锡 为 催化 剂 ，同乳 酸 Ｉ
４ 合成 纤 维 Ｓ Ｃ２ ０ ． ６ Ｆ ０ ６ Ｎｏ９
维普资讯
应 用
Ｆ ｂ ｐｐ ｉ ｔ ｏｎ ｉ ｅｒＡ ｌｃａ ｉ
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应 用 纵 横
Ｆｉ ｂｅｒＡ ｐｐｌｃａｔ ｏｎ ｉ ｉ
聚 乳 酸纤 维 及其 应 用
薛敏 敏 ， 倪 福 夏 （ 海 市 纺 织 科 学研 究 院 ，上 海 ２０ ８ ） 上 ０ ０ ２
摘 要：简单介绍 了聚乳酸的聚合方法和 目前聚合工艺方面的新发展 。介绍了聚乳酸纤维的纺丝方法、
纵 横
和溶剂在 １５ １０ ℃ 应 ３ｈ ０ ～ １ 反 ，并 减压 ，然后 升温 至 １５ １０℃反应 ８ｔ ３ ～４ ，再升 温 至 １０ ，减压进 ｌ ６
一
大学 、上海市合 成纤维研究 所等。
东华大 学 ２ ０ ０ ２年承 担 了 “ 乳 酸的合 成办法 聚 及纤维制 备工 艺” 题研究 ，并建成 了 一 条包捕熔
由丙 交酯 （Ａ Ｌ ）开环 聚合得 到 高相对 分 子质 量的
ＰＡ Ｅ ，并根据 聚乳酸能在人体 内分解 的特 性 ，将其 应用于 医用材料领 域 ，人们 才再 次掀 起 Ｐ Ａ研究 Ｌ
的热潮。
直接缩 聚／ 固相增 黏聚 合 ｌ １ １ ：在 １０℃左右 通 ５
过 一般 的熔融缩 聚脱 水得到乳 酸的齐聚物 ，然后在
缩合的方法将乳 酸在有机溶剂和真空状 态下反应得 到聚乳酸 ，但未能 ： 业化 。直到 ２ 纪 ６ ［ ０世 ０年代 ，
量高 的聚乳酸 ，但它 Ｔ艺流程 长 、成本高 ，一定
聚乳酸纤维
聚乳酸的应用谢谢！[2]聚酰胺纤维 1.14 1.57 48 42.0 215 4.5 3.3～5.3 25～40 20～35 30.98 20～22 100 酸性染料
聚乳酸纤维主要性能
• 聚乳酸纤维具有较好的力学性能，有较高 的断裂比强度和断裂伸长率，且有较好的 弹性回复和卷曲保持性，而且有较好的抗 皱性和形态稳定性。聚乳酸纤维具有较高 的结晶性和取向度，因而具有较好的耐热 性。 • 聚乳酸纤维具有优良的生物降解性和生物 相容性，它是一种完全可生物降解的纤维。
• 与其它聚合物相比，聚乳酸纤维燃烧时具有 可燃性差、燃烧热低、发烟量小等特性。 • 聚乳酸纤维的回潮率比较低，其吸湿性能较 差，与聚酯纤维相接近，但其导湿性能优于 聚酯纤维。 • 聚乳酸纤维具有良好的抗紫外线功能；此外 聚乳酸纤维还具有一定的抑菌性能和抗污性 能，聚乳酸纤维具有较好的化学惰性，对许 多溶剂、干洗剂等稳定，耐酸性较好但耐碱 性较差；聚乳酸纤维性能优越，有极好的悬 垂性、滑爽性、芯吸性、吸湿透气性、耐晒 性、抑菌和防霉性，还具有丝绸般的光泽， 良好的肌肤触感等。
• 聚乳酸的生产不以石油等化石燃料 为原料，且其产品在自然界中经过 几个月就可以完全降解无污染，具 有良好的生物降解性、相容性和可 吸收性，是一种环保型性纤维。
• 聚乳酸的结构式为
• 聚乳酸的纤维天然循环过程如下图
表1.1 聚乳酸纤维与聚酯纤维和聚酰胺纤维的性能比较表 物理指标 密度(g/cm3) 折射率(%) 玻璃化温度(℃) 结晶度(%) 熔点(℃) 标准回潮率(％) 断裂比强度(cN/dtex) 断裂伸长率(%) 初始模量(cN/dtex) 燃烧热(kJ/g) 极限氧指数(%) 染色温度(℃) 染料种类 聚乳酸纤维 1.27 1.4 58 83.5 175 0.5 3.9～4.8 30 31～46 18.84 26 100 分散染料 聚酯纤维 1.38 1.58 70 78.6 265 0.4 3.8～5.2 20～32 71～141 23.03 20～22 130 分散染料
聚乳酸纤维的结构与性能
聚乳酸纤维的结构与性能一、概述聚乳酸纤维是一种可完全生物降解的合成纤维，它可从谷物中取得。
其制品废弃后在土壤或海水中经微生物作用可分解为二氧化碳和水，燃烧时，不会散发毒气，不会造成污染。
是一种可持续发展的生态纤维。
”1.乳酸纤维的发展概况聚乳酸纤维的研究历史可追溯到上世纪30年代，其发明报道可追溯到50年代，杜帮公司最早测定了聚乳酸酯的分子量，60年代以后，各国科技工作者对此作了广泛的研究，日本以玉米为原料开发了新型聚乳酸纤维，90年代后期，美国两家大公司联合开发了聚乳酸纤维，它们以玉米为原料，首先建设了生产能力很大的试验工厂，完善了现代化生产高分子聚乳酸的生产工艺，开创了聚乳酸酯的工业化发展阶段。
日本钟纺、仓敷公司、香港的福田实业公司、日本的东丽公司和台湾的远纺公司等先后开发研制了聚乳酸纤维。
2002年上海华源股份有限公司开始与美国CDP公司合作，成为国内第一家实现工业化开发聚乳酸产品的化纤企业。
二、聚乳酸（P LA）纤维制备<1> 乳酸的制取合成聚乳酸的单体是乳酸，乳酸的生产可分为：1发酵法是采用玉米、小麦、稻谷和木薯等含淀粉农作物为原料，从原料中提取淀粉，经淀粉酶分解得到葡萄糖等单糖，再加入纯乳酸菌和碳酸钙进行发酵。
发酵液用石灰乳中和至微碱性，煮沸杀菌，冷却后过滤，用热水重结晶。
再加入50％的硫酸分解出乳酸和硫酸钙沉淀。
滤出硫酸钙，滤液在减压下蒸发浓缩，即得到工业用乳酸。
2.石油合成法由于发酵法原料来源广泛，原料的利用率和转化率较高，大多数生产商采用此法进行生产。
<2> 聚乳酸树脂的制取乳酸的聚合是PLA 生产的一项核心技术。
近年来国内外对乳酸的聚合工艺作了不少研究，目前聚乳酸的制造方法有两种：一种是直接聚合，即在高真空和高温条件下用溶剂去除凝结水，将精制的乳酸直接聚合（缩合）成聚乳酸树脂，可以生产较低分子量的聚合体。
此方法工艺流程短，成本低，对环境污染小，但制得的PLA 平均分子量较小，强度低，不能用作塑料和纤维加工，用途不广，不适合大规模工业化生产。
纺织材料聚乳酸纤维完整版
3聚乳酸纤维的结构与性能
3.1聚乳酸纤维的结构
聚乳酸纤维可采用溶液纺丝、熔体纺丝和静电纺丝 等加工方法生产,大多采用熔体纺丝法。其纤维结构大 体为圆柱体,横截面近似为圆形。图2为聚乳酸纤维在水、 细菌和氧气的环境下处理后的结构照片。
由图2可以看出,聚乳酸纤维在水、细菌和氧气环境 下处理后横向截面和纵向表面上存在一些无规律的斑点 和断断续续的条纹,这是聚乳酸纤维内大量的非结晶部 分在水、细菌和氧气中进行较快的分解所形成的。
图3
5聚乳酸纤维的应用实例
5.2服装 花匠内裤采用美国NatureWorks公 司研发的天然聚乳酸纤维制作而成的内 裤。如图4所示。
图4
5聚乳酸纤维的应用实例
5.3家纺 河北烨和祥新材 料科技有限公司致力 于聚乳酸纤维的研发、 生产、销售。产品主 要用于家纺、服装、 卫生材料等制造领域。 如图5。
4聚乳酸纤维的应用
4.3聚乳酸纤维在塑料中的应用
在现代生活环境中,生态污染一直受到人们的关注,不可降解的塑料影响着我们的生活环 境,造成了水质变差、土地变坏等危害,为此,成本低廉、可降解、环保的聚乳酸受到了人们的 关注。聚乳酸的气体穿透性比聚乙烯(PE)高得多,所以聚乳酸可以制作矿泉水瓶,但是不能长 期储存汽水。
图5
THANKS
聚乳酸纤维
目录
1 聚乳酸纤维的概述 2 聚乳酸纤维的发展概况
3 聚乳酸纤维的结构与性能 4 聚乳酸纤维的应用
1聚乳酸纤维的概述
聚乳酸(PLA)又称聚丙交酯,是聚酯类合成纤维的一种,属于可再生资源。主要由玉米、 木薯、甘蔗等富含多糖和淀粉类的植物中发酵提取出乳酸,然后通过直接缩聚法、开环聚合及 固相聚合的技术工艺合成。PLA纤维是以PLA为原料，通过挤压、双轴拉伸、纺丝等方式成型， 具备良好的热稳定性、生物可降解性和生物相容性，最终降解产物为二氧化碳和水，对环境 无任何污染，是理想的绿色资源。
聚乳酸纤维及其应用_薛敏敏
４ 应用
聚乳酸纤维具有良好的物理机械性能， 其在 医疗、针织物、机织物及非织造物方面有广泛的应 用。 ４．１ 医疗
聚 乳 酸 纤 维 表 面 的 ｐＨ 值 在 ６．０～６．５ 之 间 ， 为 弱酸性， 健康的皮肤也呈弱酸性， 因此， 它与皮肤 有良好的相容性。这种弱酸性的特性也使纤维表面 形成天然和平稳的抗菌环境， 抑制黄色葡萄球菌的 繁殖。同时， 聚乳酸的降解产物— ——乳酸为人体中 葡萄糖的代谢产物， 因此易于吸收。这些特性使聚 乳酸纤维适宜在医疗方面使用， 如手术缝合线。聚
纤维及真丝等天然纤维的物理性能指标。最后， 介绍了聚乳酸纤维在医药、织物和非织造布方面的应用。
关键字： 聚乳酸； 聚合； 溶液纺丝； 熔融纺丝； 应用
中图分类号： ＴＱ３４２
文献标识码： Ａ
文章编号： １００１－ ７０５４ （ ２００６） ０９－ ００４６－ ０４
０ 前言
近年来， 以石油为资源的塑料、橡胶及纤维工 业的迅速发展， 导致地球上能源日趋减少， 环境污 染愈来愈严重等问题日益突显出来。如何解决这些 污染并开发出可自然分解的纤维新材料已成为世界 各国的重要研究目标。其中， 以聚乳酸 （ ＰＬＡ） 为 原料加工而成的可降解纤维材料尤其引人关注。
３ 性能
与常规纤维材料相比， 聚乳酸纤维的最大特 点就是其具有生物可降解性。ＰＬＡ 纤维的降解产物 为二氧化碳和水， 而这两种产物又可通过植物的光
聚乳酸纤维
聚乳酸的结构与性能
1. 聚乳酸的结构
聚乳酸的结构式为：
由于原料原因，聚乳酸有聚D-乳酸（PDLA）、聚L-乳酸（PLLA）
和聚DL-乳酸（PDLLA）之分。生产纤维一般采用PLLA。
2. 聚乳酸的基本性质
基本性质
固体结构 熔点/°C Tg/°C 热分解温度/"C 拉伸率/% 断裂强度/(CN/dtex)
玉米纤维的生物分解性
。
聚乳酸纤维织物包埋于豆渣中的外观变化
聚乳酸纤 维优异的
性能
A
B
可生物降解性 优异的触感
C 导湿性
D 回弹性
E
F
耐燃性 紫外线稳定性 以及抗污性
05
聚乳酸纤维的应用
玉米纤维的主要用途
主要用途
服装用 家纺产品用
工业用 农业用 食品用 卫生医疗用 渔业用
主要产品
外衣、内衣、运动服装等 环保台布、窗帘、床上用品、盥洗用品等 强化纸、特殊环保用纸、包装袋、土工布等 防兽网、育苗袋、土壤补强材料、绳带等
50~60 180~200
-
溶于四氢呋喃、氯仿等 不溶于正庚烷
4~6
聚乳酸在所有生物可降解聚合物中熔点最高，结晶度大，透明度好，适合
用于制作纤维、薄膜及模压制品等。与标准的热塑性聚源自直接聚合合物相比，聚乳酸可发
生水解，最终生成无害
乳酸
丙交酯
的小分子水和二氧化碳， 而二氧化碳和水通过光
发酵
环化二聚
开环聚合
2 物理机械性能
聚乳酸纤维属于高强、中伸、低模型纤维。它具有足够的强度可以做一般 通用的纤维材料，实用性高；具有较低的模量，使得其纤维面料具有很好的加 工性能。聚乳酸纤维的断裂强度和断裂伸长率都与涤纶接近，这使得其面料具 有高强力，延伸性好、手感柔软、悬垂性好、回弹性好以及较好卷曲性和卷曲 持久性的优点。聚乳酸纤维的吸湿率较低，与涤纶接近，但是它有较好的芯吸 性，故水润湿性、水扩散性好，具有良好的服用性。同时，它还具有良好的弹 性回复率，适宜的玻璃化温度使其具有良好的定型性能和抗皱性能。
聚乳酸的性能、合成方法及应用
聚乳酸的性能、合成方法及应用一、本文概述聚乳酸（Polylactic Acid，简称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，具有良好的生物相容性和生物降解性。
随着全球环保意识的日益增强和可持续发展理念的深入人心，聚乳酸作为一种环保型高分子材料，其研究和应用受到了广泛的关注。
本文将全面介绍聚乳酸的性能特点、合成方法以及在实际应用中的广泛用途，旨在为读者提供关于聚乳酸的深入理解，推动其在各个领域的应用和发展。
本文首先将对聚乳酸的基本性能进行概述，包括其物理性能、化学性能以及生物相容性和降解性等方面的特点。
接着，将详细介绍聚乳酸的合成方法，包括开环聚合和缩聚法等，并分析不同合成方法的优缺点。
在此基础上，文章还将深入探讨聚乳酸在各个领域的应用情况，如包装材料、医疗领域、汽车制造、农业等。
文章还将对聚乳酸的未来发展趋势进行展望，以期为读者提供全面的聚乳酸知识，并为其在实际应用中的创新和发展提供参考。
二、聚乳酸的性能聚乳酸（PLA）作为一种生物降解塑料，具有一系列独特的性能，使其在众多领域中具有广泛的应用前景。
聚乳酸具有良好的生物相容性和生物降解性。
由于其来源于可再生生物质，聚乳酸在自然界中能够被微生物分解为二氧化碳和水，不会对环境造成污染。
这使得聚乳酸在医疗、包装、农业等领域具有广阔的应用空间。
聚乳酸具有较高的机械性能。
通过调整合成方法和工艺条件，可以得到具有优异拉伸强度、模量和断裂伸长率的聚乳酸材料。
这些特性使得聚乳酸在制造包装材料、纤维、薄膜等方面具有显著优势。
聚乳酸还具有良好的加工性能。
它可以在熔融状态下进行热塑性加工，如挤出、注塑、吹塑等，从而制成各种形状和尺寸的制品。
同时，聚乳酸的表面光泽度高，易于印刷和染色，为其在装饰、包装等领域的应用提供了便利。
另外，聚乳酸还具有较好的阻隔性能。
它可以有效地阻止氧气、水分和其他气体的渗透，从而保护包装物品免受外界环境的影响。
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一、聚乳酸纤维机械性能
聚乳酸纤维是新一代环保型纤维，具有很多优越的性能。 例如聚乳酸纤维与聚酯、锦纶纤维的物理性能比较。①聚 乳酸纤维的密度介于聚酯和锦纶之间，比棉、丝、毛等密 度小，说明聚乳酸纤维具有较好的膨松性，制成的服装比 较轻盈；②聚乳酸纤维的强度较高，达到310~415 cN/dtex，接近合成纤维；③聚乳酸纤维的断裂伸长率在 30 %~50 %，远高于聚酯和锦纶，会给后道织造工序带来 相当的难度；④纤维模量小(与锦纶相近)，属于高强、中 伸、低模型纤维。杨氏模量可以表征纤维的硬度，杨氏模 量高，纤维发硬；杨氏模量低，则纤维柔软。因此聚乳酸 纤维制成的织物手感柔软、悬垂性很好；⑤聚乳酸纤维与 聚酯纤维具有相似的耐酸碱性能，这是由其大分子结构决 定的。
由于聚乳酸纤维是一种高结晶性、高取向性和高强度的纤维，它的 机械性能介于聚酯纤维和锦纶之间。在服用性能方面，聚乳酸纤维具有 更好的手感和悬垂性，比重较轻，有较好的卷曲性和保型性。聚乳酸纤 维无需特别的装置和操作，可用常规的工艺进行加工处理。
二、聚乳酸纤维的其他性能
聚乳酸纤维有独特的性能，如良好的可染性，色牢度高于 3 级； 其纤维相容性好，制成的织物不刺激皮肤，穿着时有舒适感；对许多 溶剂包括干洗剂稳定。重要的是，如前所述，它具有优越的生物降解 性。与其他生物降解纤维相比，聚乳酸纤维的分解速度低且稳定，埋 入土壤中2~3年强度消失，如果与其他有机废物同时埋入地下，几个 月之内就会分解成 CO2和水，是一种理想的可生物降解纤维。聚乳酸 纤维安全性好，植入体内无毒副作用，因此可用作可吸收的手术缝合 线和组织工程材料；耐候性好，聚乳酸纤维在室外长时间暴露能够保 存较高的抗张强度，优于 PET 纤维，因此可用于农业，园艺，土木 建筑等领域。
三、聚乳酸纤维的应用
ห้องสมุดไป่ตู้
应用领域
举例 内衣、外衣，女性服装等 网、非织造物、地面覆盖增强 材料，催熟膜、沙袋等 防杂草袋和网、包布、绑带、 种子袋、农用化学品和化肥袋 等 渔网、海带养殖网、鱼线等 包装材料等 普通家庭用具、室外休闲用具 等 尿布、个人卫生用品、手术缝 合线、卫生纱布和海绵等
由于聚乳酸纤维的物理力学性 服装 能、热稳定性、和热塑性好， 较软，较轻、染色性好、有生 建筑材料 物相容性，因此用途十分广泛。 下表列出了其主要用途。聚乳 农业、林业用 酸纤维可制成复丝、单丝、短 材料 纤维、假捻变形丝、针织物和 非织造布等，目前主要用于服 渔业用材料 装和产业领域。以聚乳酸纤维 制得的布料具有真丝的光泽、 造纸业用材料 优良的手感，亮度、吸水性、 形状保持性及抗皱性，因此是 家用制品 较理想的面料，适合做服装。
卫生医疗制品