一文看懂什么是聚乳酸纤维

发布时间：2024-02-07

　　聚乳酸纤维，俗称”玉米纤维”，得名于日本钟纺于上世纪90年代推出的聚乳酸纤维与天然纤维的混纺品种(CornFiber)。

　　顾名思义，聚乳酸与玉米是”亲戚”，聚乳酸的第一代原料是玉米，其可溯源为：玉米一>淀粉一>糖一>乳酸一>聚乳酸。凡是含有淀粉、纤维素与半纤维素的天然生物质原料，都可用来生产乳酸，再经聚合生产聚乳酸。为避免"与人争粮、与粮争地”，也可采用非粮作物(如木薯)作为原料，甚至稻草、秸秆等农业废弃物为原料来生产乳酸，进而生产聚乳酸。

　　聚乳酸的发展路线时间轴

　　乳酸最早是从酸奶里找到，后来科学家发现动物、人类的肌肉运动产生的酸就是乳酸。利用乳酸聚合制备成聚乳酸高分子材料，是美国杜邦公司Carothers(尼龙的发明人)首先在实验室发明制得的。距今已有半个多世纪历史。

　　聚乳酸纤维的工艺与应用

　　目前主流的聚乳酸纤维均采用高光学纯度左旋聚乳酸(PLLA)为原料，利用其高结晶、高取向特性，通过不同的纺丝工艺(熔纺、湿法纺、干法纺、干湿纺、静电纺等)制备而成。

　　其中，熔纺聚乳酸纤维(长丝、短纤)可用于服装、家纺等领域，生产设备和工艺接近于涤纶，具有良好的可纺性以及适中的性能。经过适当改性，聚乳酸纤维可获得较优的阻燃(自熄)和天然抑菌特性。但是，熔纺聚乳酸纤维在力学强度、高温尺寸稳定性、回弹及抗老化等方面仍有改进空间。

　　湿法纺、干法纺、干湿纺和静电纺聚乳酸纤维(膜)主要用于生物医用领域，代表性产品包括:高强可吸收缝线、药物载体、防粘连隔膜、人工皮肤、组织工程支架等。随着医疗、卫材、过滤、装饰等领域对一次性无纺布的需求激增，聚乳酸非织造布也成为研发热点之一。

　　乳酸纤维的特点

　　熔纺聚乳酸纤维的力学性能适中，拉伸强度通常为2.0-4.0cN/dtex,接近于羊毛但低于涤纶、锦纶，杨氏模量通常为50-70cN/dtex,断裂伸长率通常为20-40%，其他如回潮、吸湿性能接近于涤纶。经适当改性,聚乳酸纤维可获得较优的阻燃(自熄)和抑菌防螨特性。聚乳酸纤维在强度、高温尺寸稳定性、回弹及抗老化等方面仍有改进空间。

　　聚乳酸纤维广受称道的优点之一为可生物降解或体内吸收。生物降解性能必须在标准堆肥条件下测定，降解产物为水和二氧化碳。常规聚乳酸纤维在正常使用或绝大多数自然环境中只发生缓慢水解甚至难以察觉，例如在自然土壤中掩埋1年也基本不发生降解，而在常温堆肥条件下1周左右即发生降解。

　　聚乳酸纤维在体内的降解吸收受其结晶度影响很大，模拟体外降解实验表明，高结晶度聚乳酸纤维经过5.3年仍基本保持形状和近80%的强度，可能需要40-50年才能降解完全。

　　(Plastarch 聚乳酸纤维降解的过程)

　　注：「Plastarch 聚乳酸纤维」是可以在1~2个月时间里用家庭式垃圾处理机进行垃圾肥料化处理，而用工厂的垃圾处理机的话只需要1~2星期就可以处理完。

　　作为研发生产了半个多世纪的化纤品种，聚乳酸纤维当前的实际用量仍不及涤纶的千分之一，成本因素固然居前，性能短板也不容忽视。通过改性扬长避短是发展聚乳酸纤维的必由之路。

　　我国是化纤生产和消费大国，近年来在改性聚乳酸纤维方面的研究处于领先地位。聚乳酸纤维既能与传统天然的"棉麻毛丝”混纺制成性能互补的机织、针织面料，也可与其他化学纤维如氨纶、PTT等混纺制成织物，体现了亲肤、透气、导湿等功效，已在内衣面料方面得到推广。

　　PLA/PHBV合金纤维

　　近年来，同济大学、中科院宁波材料所、东华大学、苏州大学、嘉兴学院等已进行了大量的技术开发与产品推广工作。其中，中科院宁波材料所科研人员受塑料”合金化”的启发，采用另一商品化生物基可降解树脂(聚羟基脂肪酸酯)与聚乳酸进行共混纺丝，研制出新型合金改性聚乳酸纤维。

　　纤维的生产设备与工艺近似于纯纺聚乳酸纤维，而且成型温度低20°C以上，有利于节能降耗。纤维具有柔软的手感、足够的耐热性、较好的染色性等，克服了聚乳酸纤维手感偏硬、热收缩率偏高、染色性能差等问题。此外，该纤维还具有接近于真丝和铜氨纤维的光泽和天然抑菌性，可用于绿色高值纺织品和医疗卫生领域。

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