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PLA纤维生产技术及展望
1、前言
PLA纤维(Polylactide fibre)是一种可生物降解的新型聚酯纤维,通常也称聚丙交酯纤维。它主要是以玉米、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。PLA纤维既有着合成纤维的基本物性,又有着天然纤维的生物兼容性和可降解性,其纤维材料的可生物降解性优于其它的可生物降解纤维,具有较好的亲水性、卷曲性、可染性、抗菌防霉性、耐紫外光等。另外由PLA纤维制得的服装面料不仅具有手感柔软、抗皱耐用、穿着舒适、不刺激皮肤、快速吸汗和速干等优点,而且还具有丝绸般的光泽和悬垂性。因此,PLA纤维已成为21世纪最具发展前景的绿色环保材料之一,受到了世人的关注,并将广泛应用于工业、农用、林业、服装、渔业、卫生医疗等领域。
2、PLA纤维的发展简史
PLA纤维的发展历史可追溯到20世纪30年代。1931年美国杜邦公司的高分子化学家卡罗瑟斯(Carothers)曾对PLA的合成进行过研究,并在真空条件下通过加热乳酸最先发现了PLA。此后,Hovey、Hodgins、Begji等人先后对PLA的合成方法进行过研究。1944年Filachiene在原有的基础上,对PLA的合成方法又开展了系统的研究,并推出了可行性的聚合方法。1954年杜邦公司采用此聚合方法首次制备出了高分子量的PLA树脂。1962年美国Cyanamid公司采用PLA树脂纺制出了可生物吸收的医用缝合线。然而,由于当时用来合成PLA的制备方法还相当落后,难以应用于经济规模化生产,因而极大的阻碍了PLA工业化的发展。
进入90年代后,由于人们环保意识的不断增强,可生物降解尤其是以可再生资源为原料的高分子材料越来越受到重视。世界许多国家开始逐渐将目光转向绿色生态纤维产品的开发。随着越来越多的化纤企业纷纷加入PLA树脂及纤维的开发行列,以及PLA合成技术和纺丝技术的进步,从而有力地推动了世界PLA纤维业的发展。
1991年美国卡吉尔(Cargill)公司开展了以玉米等含淀粉农产品为原料制备乳酸及PLA的合成技术的研究,并通过对实验室到中试的生产技术的研发,使PLA纤维的生产规模从年产3000吨扩大到6000吨。
由于对PLA纤维的发展前景十分看好,1997年美国道化学公司(Dow Chemical)与卡吉尔公司合作,双方各出资50%,合资组建了卡吉尔-道聚合物公司(Cargill Dow Polymers),简称CDP公司,并将CDP公司的总部设在了明尼苏达洲(MN)的MINNTONKA市。同年CDP公司在明尼苏达洲的SARAGE市建成了世界最大生产规模的PLA中试工厂,其年生产能力达到6300吨。
日本锺纺公司是最早开展PLA纤维研制和实现工业化生产的世界著名化纤生产厂家。1989年该公司开始生物降解材料的研究,由于发现PLA材料强度高、生物降解性能好,于是便将PLA纤维作为该公司重点开发的可生物降解材料。1994年,该公司在PLA长丝开发方面取得了突破性进展,并确定了PLA纤维工业化生产技术。
1998年锺纺公司开始与岛津制作所合作开发以玉米为原料的PLA纤维,其生产原料由岛津制作所提供。同年推出了以"Lactron"为商品名的服装用途的PLA纤维(又称玉米纤维)。此外还在1998年长野奥林匹克环境展大会