聚乳酸纤维材料综述(汪曦宇舒毅).doc

聚乳酸纤维材料综述 专业：材料科学与工程 班级 姓名（学号）：舒毅、汪曦宇  摘要：本文主要以聚乳酸纤维材料为研究对象。简介其结构与性能。论述了其物理性能以及突出的可降解性及生物相容性。对其合成方式进行讨论。也对其应用历史进行分析。然后对其开发前景做了简单的展望。 关键词：聚乳酸纤维材料、可完全降解、自然循环、无污染、开发及应用前景 引言： 随着人们生态环境意识的增强, 全球已经掀起了一股“ 绿色浪潮” , 一个绿色社会已经来临，绿色高分子材料的合成与应用, 正越来越被人们所重视[1~2]。聚乳酸纤维是一种可完全生物降解的合成纤维，它可从谷物中取得。其制品废弃后在土壤或海水中经微生物作用可分解为二氧化碳和水，燃烧时，不会散发毒气，不会造成污染，是目前社会所需求的绿色环保生态纤维。 聚乳酸纤维的定义 聚乳酸纤维是以玉米、小麦、甜菜等含淀粉的农产品为原料，经发酵生成乳酸后，再经缩聚和熔融纺丝制成聚乳酸纤维是一种原料可种植、易种植，废弃物在自然界中可自然降解的合成纤维。，是一种可持续发展的生态纤维[~7]。 聚乳酸纤维的化学结构并不复杂但乳酸分子中存在手性碳原子, 可分为D型和L型, 使丙交酯、聚乳酸( PLA ) 的种类因立体结构不同而有多种, 如聚右旋乳酸( PDLA)、聚左旋乳酸( PLLA) 和聚外消旋乳酸( PDLLA)。然而,因为市售的乳酸主要为L 一乳酸(左旋乳酸) 和D,L 一乳酸(外消旋乳酸), 故通常大量被合成的聚乳酸为PLLA和PDLLA[3]。 因此聚乳酸包括半结晶型聚(L–乳酸)(PLLA)和无定形聚(D，L–乳酸)(PDLLA)两种，它们的力学性能和降解动力学大不相同。 （1）物理性能 通常PLLA具有一定的结晶度，力学强度较高，降解周期较长，具有成纤性。而PDLLA不具有成纤性，不能单独纺丝，但可以作为改性剂与PLLA共混后再纺丝。PLLA纤维的力学强度高，是因为在成型过程中大分子链发生了强烈取向[14]。 聚乳酸纤维不仅有高结晶性和高取向性, 还与聚酯、聚苯乙烯树脂具有同样的透明性。由于结构决定性能，聚乳酸纤维具有高耐热性和高强度。 因此它和通常的聚酯纤维一样, 可制成长丝、单丝、非织造布, 以及编织物、缆绳等 （2）化学惰性 聚乳酸纤维易染色、后加工和树脂加工, 故用它可制得流行的、高性能的生物降解纤维制品。聚乳酸纤维属一脂肪族的聚酯, 具有较好的化学惰性，对许多溶剂包括干洗剂稳定，耐碱性差。 所以它和聚酯一样, 经碱处理后有较好的手感, 而且处理时用碱量也减少[10].。 （3）可降解性 聚乳酸具有可降解性，其根本原因是聚合物链上酯键的水解，并且一般认为PLA未端羧基对其水解起自催化作用, 降解过程从无定形区开始。对聚乳酸进行共聚可加速或减缓降解速率。水解速率不仅与聚合物的化学结构、分子量及分子量分布、形态结构和样品尺寸有关, 而且依赖于外部水解环境, 如微生物的种类及其生长条件环境温度、湿度、PH值等[12]。例如, 无定型的PDLLA比结晶性的PLLA易降解[14]; 分子量越小, 越易降解: 不同PH值情况下,碱性水解最快, 酸性次之, 中性最慢, 存在生物酶作用的活性淤泥中, 比一般土壤中更易降解: 同等条件下，薄膜的水解比纤维快[8、12]。 （4）无毒性 聚乳酸具有无毒性。聚乳酸类材料使用后, 可以进行自然降解、堆肥和燃烧处理。聚乳酸的自然降解不会给环境带来污染, 甚至PLLA降解过程的中间产物能促进值物生长, 这对于聚乳酸类材料作为农膜等的农用品应用, 具有深远的双重意义[7]。聚乳酸树脂燃烧时, 不会产生有毒气体, 且可以回收能量[9]。 （5）生物相容性 聚乳酸(PLA)具有良好的生物相容性[21.22]?。纯净的聚乳酸几乎没有毒性, 它在人体内慢慢分解成乳酸, 而人体内原本就有乳酸。不仅如此,乳酸可被人体分解吸收, 作为碳素源被充分利用。其制品在生物医用及日常农用领域有着广泛的应用前景，对它的研究极具医学和环境意义[3~5].。 三、聚乳酸纤维的合成 （1）直接合成 乳酸的直接缩聚是制备聚乳酸的简单方法,因在此反应体系中存在着游离乳酸、水、聚酯及丙交酯的平衡,反应副产物水在粘性熔融物中难以去除,很难保证反应向正方向进行。所得聚合度一般较低(平均相对分子质量小于5000,相对分子质量分布约为2.0),且聚合温度高于180e,常导致产物带色。Ajioka等开发了连续共沸除水直接聚合乳酸的工艺,聚乳酸相对分子质量可 达30万。到目前为止,聚乳酸主要是通过丙交酯的开环聚