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。
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。
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。
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)。
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 |