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聚乳酸纤维

/polylactic acid fiber/
条目作者况军

况军

最后更新 2023-10-26
浏览 229
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由玉米、木薯等淀粉原料,经过发酵、聚合、纺丝制成的合成纤维。又称玉米纤维。聚乳酸纤维能够在自然界中完全降解成二氧化碳和水,是一种“绿色”纤维。

英文名称
polylactic acid fiber
所属学科
化工
又称
玉米纤维

20世纪70年代,美国公司制备出能够被人体吸收的聚乳酸手术缝合线。1994年以来,随着聚乳酸树脂生产工业的进步,聚乳酸纤维工业化生产及应用技术在日本、美国及欧洲等地获得快速发展,开发的产品也在服装等领域实现了应用。

聚乳酸纤维的物理性能介于聚酯纤维和聚酰胺纤维之间,拉伸强度与聚酯接近,模量较低,玻璃化温度、熔点低,折射率低,具有良好的透明度和抗紫外线性能。聚乳酸纤维抗皱性好,在变形较小时弹性回复率比腈纶好。此外,聚乳酸纤维具有良好的降解性能,在土壤或水中一般经过数月或者1~2年内可完全生物降解。聚乳酸纤维回潮率为0.4%~0.6%,吸湿性能较差,但其纵向表面存在无规律的斑点及不连续的条纹,且纤维存在孔洞或间隙,使纤维很容易形成毛细管效应,而表现出非常好的芯吸现象,从而使织物具有优良的导湿快干性。聚乳酸纤维分子结构中含有大量的碳氢键和碳碳键,这些化学键不吸收波长大于290纳米的紫外线,因此赋予了聚乳酸纤维优良的抗紫外线性能。聚乳酸纤维极限氧指数为26%以上,属于难燃纤维,且燃烧时发烟少,离火后自动熄灭,不会产生有毒气体。聚乳酸纤维与聚酯、聚酰胺6纤维的部分理化性能比较见表1。

表1 聚乳酸纤维与聚酯、聚酰胺6纤维的性能比较

项目

聚乳酸纤维

聚酯纤维

聚酰胺6纤维

密度/g/cm3

1.25

1.39

1.14

玻璃化温度/℃

57

70

40

熔点/℃

170

255

215

断裂强度/N/dtex

3.0~4.5

4.0~4.9

4.0~5.3

断裂伸长率/%

30~50

25~30

25~40

燃烧热/MJ/kg

19

27

31

限氧指数/%

26

20~22

20~24

折射指数

1.35~1.45

1.54

1.52

聚乳酸纤维的生产方法主要有溶液纺丝和熔融纺丝等。①溶液纺丝,按其凝固条件不同,分为干法纺丝和湿法纺丝。聚乳酸纤维纺丝采用干法-热拉伸工艺,可选择甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷、环己烷、丙酮、甲醇等或其混合溶液作溶剂。工艺流程为聚乳酸树脂—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。②熔融纺丝,工艺流程为:聚乳酸树脂—真空干燥—熔融挤压—过滤—计量—喷丝板出丝—冷却成形—POY卷绕—热盘拉伸—上油纤维成品。熔融纺丝过程中,聚乳酸的分子量下降很明显,主要是由于纺丝温度较高引起聚乳酸的热降解。纺丝时切片含水必须在100 ppm(百万分之一)以下,熔融挤压温度为240 ℃。除上述两种方法外,其他还有静电纺丝、超临界流体法等。

聚乳酸纤维可广泛应用于医疗、服装、卫生、日常生活、农林水产业、土木建筑等领域(见表2)。

表2  聚乳酸纤维的应用举例

领域

应用举例

医疗

手术缝合线、外用脱脂棉、吊绳、针织布、纱布、绷带等,非织造布可用作手术衣、口罩、手术覆盖布等

服装

衬衫、T恤、茄克衫、裙子、礼服、运动服、睡衣、内衣及婴儿用品等

卫生

妇女卫生品、尿布、纱布等

日常生活

手帕、毛巾、浴巾、纸袋带子、礼品包装材料、购物袋、背包、雨伞、窗帘、毛毯等

农、林水产业

攀岩绳、防寒帐、防虫网、防兽网、裹食袋、育苗床用材、树根包扎袋、养殖网、渔具渔网等

土木建筑业

土工布、植被网、防草布、污泥脱水袋、土壤增强材料等

  • 刘淑强..聚乳酸纤维.上海:东华大学出版社,2012.

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