GB/T29284-2012聚乳酸

聚乳酸纖維(PLA)的生產(chǎn)原料乳酸是從玉米淀粉中制得，所以也將這種纖維稱為玉米纖維，可以用甜菜或谷物等經(jīng)葡萄糖發(fā)酵制成,以降低制備乳酸聚合體的成本。通過乳酸環(huán)化二聚物的化學(xué)聚合或乳酸的直接聚合可以得到高分子量的聚乳酸。以聚乳酸為原料得到的制品，具有良好的生物相容性和生物可吸收性，以及抑菌性、阻燃性，并且在可降解熱塑性高分子材料中，PLA具有最好的抗熱性。

PLA 纖維具有同 PET 纖維 (即聚酯纖維) 相似的物理特性，不僅具有高結(jié)晶性，還具有同樣的透明性;并且由于它的高結(jié)晶性和高取向度，從而具有高耐熱性和高強(qiáng)度，且無需特殊的設(shè)備和操作工藝，應(yīng)用常規(guī)的加工工藝便可進(jìn)行紡絲。

生產(chǎn) PLA 的原料豐富，例如甜菜 、玉米等 ,并且可通過不斷種植獲得這些原料。由于不采用石油或木材，這對(duì)于有限的石油和木材資源將起到保護(hù)作用。聚乳酸的原料是乳酸，即-羥基丙酸、2-羥基丙酸。由于乳酸分子中有一個(gè)不對(duì)稱碳原子，所以具有d-型(右旋光)和L-型(左旋光)兩種對(duì)映體，等量的L-乳酸和d-乳酸混合而成的dL-乳酸不具旋光性。成纖聚乳酸以L-乳酸為單體。

L-乳酸的工業(yè)化生產(chǎn)主要有微生物發(fā)酵法和化學(xué)合成法兩大類。

PLA纖維具有良好的可生物降解性，被廢棄后可在自然界中完全分解為CO2和H2O。二者通過光合作用，又可變成乳酸的原料--淀粉。PLA纖維如果與其它有機(jī)廢棄物一同掩埋，幾個(gè)月內(nèi)便會(huì)分解，可以完全分解成CO2和H2O。

PLA 在所有生物可降解聚合物中，熔點(diǎn)最高、結(jié)晶度大、透明度好，很適合于作纖維、薄膜及模壓制品。PLA纖維的物理性能接近PET纖維 (滌綸)和PA纖維(尼龍)，染色性能優(yōu)于PET纖維。

由于PLA纖維具有生物相容性，且服用舒適，可安全植入體內(nèi)，無毒副作用。

PLA纖維在室外暴曬500 h后，強(qiáng)度可保留55 %左右。

單體主要是通過葡萄糖在乳酸菌中發(fā)酵制得。

聚乳酸有兩種合成方法，即丙交酯(乳酸的環(huán)狀二聚體)的開環(huán)聚合和乳酸的直接聚合。

一種是減壓在溶劑中由乳酸直接聚合的方法，即:乳酸→預(yù)聚體→聚乳酸;乳酸直接縮聚是由精制的乳酸直接進(jìn)行聚合，是最早也是最簡(jiǎn)單的方法。該法生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，但得到的聚合物分子量低，且分子量分布較寬，其加工性能等尚不能滿足成纖聚合物的需要;而且聚合反應(yīng)在高于180C的條件下進(jìn)行,得到的聚合物極易氧化著色，應(yīng)用受到一定的限制。

另一種方法是常壓下以環(huán)狀二聚乳酸為原料聚合得到(丙交酯開環(huán)聚合)，即:乳酸→預(yù)聚體→環(huán)狀二聚體→聚乳酸。丙交酯開環(huán)聚合生產(chǎn)工序?yàn)?先將乳酸脫水環(huán)化制成丙交酯;再將丙交酯開環(huán)聚合制得聚乳酸。其中乳酸的環(huán)化和提純是制備丙交酯的難點(diǎn)和關(guān)鍵，這種方法可制得高分子量的聚乳酸，也較好地滿足成纖聚合物和骨固定材料等的要求。

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。生產(chǎn)纖維一般采用PLLA。聚乳酸及其共聚物的紡絲可采用溶液紡絲和熔融紡絲工藝，主要采用干紡-熱拉伸工藝，而干紡纖維的機(jī)械性能要優(yōu)于熔紡纖維。研究表明，聚乳酸的分子量及其分布、紡絲溶液的組成及濃度、拉伸溫度、聚乳酸的結(jié)晶度和纖維直徑，都影響最終纖維的性能。

紡制聚乳酸纖維也可以采用反應(yīng)擠出紡絲成型。采用二氯甲烷、三氯甲烷 、甲苯為溶劑，溶解聚乳酸樹脂作為紡絲液進(jìn)行干法紡絲制得的聚乳酸纖維因 熱降解少、纖維強(qiáng)度較高。但由于溶劑有毒、紡絲環(huán)境惡劣、溶劑回收困難，需要特殊處理，纖維生產(chǎn)成本高，限制了聚乳酸纖維的工業(yè)化生產(chǎn)。

聚乳酸是熱塑性樹脂，從理論上講，采用熔融紡絲是最理想的纖維成型方式. 熔融紡絲工藝技術(shù)比較成熟、環(huán)境污染小、生產(chǎn)成本低，更有利于自動(dòng)化、柔性化生產(chǎn)，是聚乳酸纖維的主要成型方法。但是熔融紡絲易造成聚乳酸的水解和熱降解，因此紡絲前必須嚴(yán)格控制樹脂的含水量，以保證紡絲的工藝穩(wěn)定性和纖維最終的質(zhì)量。熔融紡絲時(shí)，采用分子量為330000 的聚乳酸，先進(jìn)行真實(shí)干燥，而后進(jìn)行熔融紡絲，即能獲得聚乳酸纖維。具體步驟包括熔融紡絲和熱拉伸二步。