生物可降解纤维Lactron的进展与应用

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1、生物可降解纤维Lactron的进展与应用   生物可降解合成纤维Lactron是日本钟纺合纤公司采用聚乳酸(PLA)熔融纺丝制得的。在生物可降解材料中，PLA具有许多优点：高熔点、高结晶度以及好的透明性。其缺点是比较硬和脆。这种聚合物的性能以及纤维生产技术已经过研究，并建立了相应的生产能力。Lactron同传统的PA及PET纤维一样具有很高的强度，因此用途非常广泛。Lactron织物具有真丝光泽、非常好的手感和亮度以及好的芯吸效应等等。这些特征使其非常适用于服装领域。目前，Lactron的应用已扩展至非服装领域，如日常生活用材、建筑土木工程、种植业、农业、园艺、林业以及

2、包装材料等。Lactron用后可以当作混合肥料或者填埋于地下，然后在微生物的作用下全部安全地分解为CO2和H2O。经过基本的LCA研究，与PET纤维相比，Lactron需要极少的能量而且排放出的CO2也少。   改善生活质量，减少自然环境负担是人类进入21世纪的最大课题。塑料以及合成纤维是一种非常有用而且耐久的材料。然而，这些材料绝大多数不能够自行分解，由此在其用后抛弃时会引起许多的环境问题。   自20世纪80年代以来生物可降解塑料的研究和进展在全球范围内变得越来越活跃。生物可降解塑料可以定义为“可通过环境微生物的作用而分解为低分子物质的塑料”。生物可降解塑料可看作是

3、有益于环境的材料，因为它可以为人类提出一条减少环境负担的路子，同时它又可以在现代文明与自然间达成一种平衡。   钟纺合纤公司早在10年前就开始研究和开发生物可降解纤维，经过对多种生物可降解塑料筛选之后，研究集中于聚乳酸(PLA)上。之后，钟纺合纤公司成功地建立了工业化生产PLA纤维Lactron的生产技术。第一次对外发布Lactron是在1994年广岛亚运会上以T恤形式出现的。自那时起，钟纺合纤公司开始在更大应用范围内进行Lactron纤维及产品的开发。   图1说明了Lactron在自然界中的回收系统。PLA是从玉米淀粉发酵制得的乳酸中生产出来的。因此，Lactron

4、是来源于自然的可再生资源而非矿物类。用完之后它可以被用作混合肥料或者埋于地下，然后再在地下微生物作用下被分解。无论哪种方式，分解物都可通过植物的光合作用转变为淀粉。另外，甚至当其焚化处理时，燃烧气体中亦不含有二口恶(e)英，氮一氧气体也极少，而且燃烧热也极低。既然Lactron可在自然环境中回收而且又不产生污染，那么它将有利于环境保护，极有可能成为21世纪主要的合成纤维品种。   1 Lactron的特性   1.1 PLA的性能   目前已开发出各种类型的生物可降解塑料，其中典型的聚合物品种如表1所示：表1 生物可降解塑料品种聚合物聚-L-乳酸(PLA)聚丁烯丁二酸(

5、BD/SA)聚乙内酯(PCL)P(HB-HV)密度/g·cm-31.271.261.141.23Tm/℃17111357154Tg/℃58-38-602外观透明乳白乳白乳白初始拉伸应力/kg·cm-2590310150240断裂时拉伸应变/%23504307抗弯强度/kg·cm-2730320160250抗弯模量/kg·cm-230400650036009300悬臂梁式冲击强度/kg·cm2.47.5N.B7.6   PLA有许多优点：在所有生物可降解塑料中的熔点是最高的，还具有高的结晶度和极佳的透明度。它极适合于纤维、薄膜以及注塑物品等。乳酸有2种典型的异构体，左旋(

6、L)和右旋(D)。由发酵衍生出来的乳酸大多数为L-乳酸。PLA聚合物的物理性能，诸如熔点结晶度以及模量可以通过共聚方法得到较好的控制，例如L-乳酸和D-乳酸共聚合，或者L-乳酸与其它的共聚单体的共聚合等方式。   1.2　PLA纤维Lactron   Lactron是采用类似于PA或者PET纤维的熔融纺方法生产出来的：   PLA→熔融纺→牵伸→热处理→Lactron   为了获得较高的纤维性能和产量，PLA聚合物的组成以及性能、纤维生产工艺中的高技术及特殊的技巧是需要了解的，特别是：   --PLA聚合物的纯度和分子量；   --熔融纺工艺中熔体粘度的控制；   --

7、纺丝及牵伸阶段的工艺条件；   --纤维加工过程中的工艺条件等。   Lactron纤维的性能列于表2。表2 Lactron纤维的性能LactronPETPA6物理性能   密度/g·cm-31.271.381.14   折射率1.41.581.5   Tm/℃175260215   Tg/℃577040   回潮率(标准率)/%0.50.44.5   燃烧热/cal·g-1450055007400         /kJ·kg-1190002300031000纤维性能   拉伸强度/g·d-14.5-5.54.5-5.54.5-6.0