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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。是一种可持续发展的生态纤维。
单体主要是通过葡萄糖在乳酸菌中发酵制得。
聚乳酸有两种合成方法,即丙交酯(乳酸的环状二聚体)的开环聚合和乳酸的直接聚合。
一种是减压在溶剂中由乳酸直接聚合的方法,即:乳酸→预聚体→聚乳酸;乳酸直接缩聚是由精制的乳酸直接进行聚合,是最早也是最简单的方法。该法生产工艺简单,但得到的聚合物分子量低,且分子量分布较宽,其加工性能等尚不能满足成纤聚合物的需要;而且聚合反应在高于180C的条件下进行,得到的聚合物极易氧化着色,应用受到一定的限制。
另一种方法是常压下以环状二聚乳酸为原料聚合得到(丙交酯开环聚合),即:乳酸→预聚体→环状二聚体→聚乳酸。丙交酯开环聚合生产工序为:先将乳酸脱水环化制成丙交酯;再将丙交酯开环聚合制得聚乳酸。其中乳酸的环化和提纯是制备丙交酯的难点和关键,这种方法可制得高分子量的聚乳酸,也较好地满足成纤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。生产纤维一般采用PLLA。聚乳酸及其共聚物的纺丝可采用溶液纺丝和熔融纺丝工艺,主要采用干纺-热拉伸工艺,而干纺纤维的机械性能要优于熔纺纤维。研究表明,聚乳酸的分子量及其分布、纺丝溶液的组成及浓度、拉伸温度、聚乳酸的结晶度和纤维直径,都影响最终纤维的性能。
纺制聚乳酸纤维也可以采用反应挤出纺丝成型。采用二氯甲烷、三氯甲烷 、甲苯为溶剂,溶解聚乳酸树脂作为纺丝液进行干法纺丝制得的聚乳酸纤维因 热降解少、纤维强度较高。但由于溶剂有毒、纺丝环境恶劣、溶剂回收困难,需要特殊处理,纤维生产成本高,限制了聚乳酸纤维的工业化生产。
聚乳酸是热塑性树脂,从理论上讲,采用熔融纺丝是最理想的纤维成型方式. 熔融纺丝工艺技术比较成熟、环境污染小、生产成本低,更有利于自动化、柔性化生产,是聚乳酸纤维的主要成型方法。但是熔融纺丝易造成聚乳酸的水解和热降解,因此纺丝前必须严格控制树脂的含水量,以保证纺丝的工艺稳定性和纤维最终的质量。熔融纺丝时,采用分子量为330000 的聚乳酸,先进行真实干燥,而后进行熔融纺丝,即能获得聚乳酸纤维。具体步骤包括熔融纺丝和热拉伸二步。
采用燃烧试验法、显微镜法、熔点试验法、红外吸收光谱法、化学溶解试验法对聚乳酸纤维进行物理、化学性能的研究。
对聚乳酸纤维进行显微镜观察,其横截面为近似圆形,纵截面纤维光滑、有明显斑点。
纤维靠近火焰时纤维熔缩;接触火焰时纤维熔融、燃烧;离开火焰时纤维熔融燃烧、熔体下落;纤维燃烧时有淡淡的特殊甜味;残留物为浅灰色胶状物。根据燃烧试验方法,聚乳酸纤维同合成纤维特征较为相似,无特殊的表征现象。但聚乳酸纤维离开火焰燃烧时有独特的透明蓝色火焰,其残渣为极少量淡黄色胶状物,有别于涤纶纤维。但是这个表征现象并不十分明显,不能单用此方法确认是否为聚乳酸纤维。
聚乳酸纤维在150℃左右进行初熔,至165℃~170℃完全熔融。
在熔点法中,聚乳酸纤维的熔点在165℃~170℃之间,涤纶纤维的熔点一般在252℃左右,锦纶6纤维在220℃左右,锦纶66在260℃左右,丙纶纤维在180℃,乙纶纤维在160℃左右,虽然能将其与涤纶、锦纶区分开,但容易和乙纶混淆,加上许多低熔点涤纶的研发,使单纯应用熔点法不易进行定性鉴别。
对聚乳酸进行红外吸收光谱分析试验,其红外吸收光谱图见下图。
由红外吸收光谱图可见在1747cm左右有双键伸缩振动强的吸收峰,C-O的伸缩振动在1076cm左右,1179cm左右有二个最强的吸收峰,表明该纤维具有酯类特征的吸收峰,属聚酯家族。但C=O伸缩振动频率位置相应与苯环共轭的聚酯类要高,强度要弱。
在红外吸收光谱试验中,聚乳酸纤维和聚酯纤维的光谱吸收图有很大的相似之处,但可以通过聚乳酸的特征峰:1076cm、1179cm、1747cm,表明该纤维具有酯类特征的吸收峰,属聚酯家族。根据C=O基与苯环共轭,C=O基的伸缩振动频率比上述位置高低,强度的强与弱,区分聚乳酸纤维和涤纶纤维。
对聚乳酸纤维进行化学溶解试验,观察聚乳酸纤维在一定温度、溶解时间条件下,在一定的酸、碱、盐及有机溶剂中的溶解状态,具体见表2。聚乳酸纤维溶解性能表
溶剂 | 观察时间/min | |||
1 | 5 | 10 | 30 | |
硫酸(98%),常温 | S0 | S | S | S |
硫酸(75%),50℃ | I | I | I | I |
硫酸(59.5%),60℃ | I | I | I | I |
盐酸(36%),常温 | I | I | I | I |
盐酸(20%),常温 | I | I | I | I |
甲酸(98%),常温 | I | I | I | I |
甲酸(80%),常温 | I | I | I | I |
甲酸/氯化锌,75℃ | I | I | I | I |
冰乙酸,常温 | I | I | I | I |
冰乙酸,80℃ | I | I | P | S/P |
冰乙酸,煮沸 | P | S | S | S |
氢氧化钠(5%),常温 | I | I | P | P |
氢氧化钠(5%),煮沸 | P | P | S | S |
氢氧化钠(2.5%),煮沸 | P | P | P | S |
次氯酸钠(1mol/L),常温 | I | I | P | P |
二甲基甲酰胺,常温 | I | △ | △ | △ |
二甲基甲酰胺,煮沸 | S0 | S | S | S |
二氯甲烷,常温 | S0 | S | S | S |
丙酮,常温 | I | I | I | I |
注:S0--立即溶解,S--溶解,P--部分溶解,I--不溶解,△--溶胀。
在溶解试验法中,从上表可以看出,聚乳酸纤维能溶解于常温下的二氯甲烷和煮沸的二甲基甲酰胺中,可以将之与涤纶有所区别,这是鉴别聚乳酸纤维和涤纶纤维及丙纶、乙纶纤维的关键点所在。聚乳酸纤维与涤纶纤维的化学溶解性部分相同,但聚乳酸纤维属线性脂肪族类聚酯纤维,而涤纶属芳香族类聚酯纤维,这 2 种纤维在分子结构上的差异导致化学溶解性有明显的差异。
聚乳酸纤维(PLA)的生产原料乳酸是从玉米淀粉中制得,所以也将这种纤维称为玉米纤维,可以用甜菜或谷物等经葡萄糖发酵制成,以降低制备乳酸聚合体的成本。通过乳酸环化二聚物的化学聚合或乳酸的直接聚合可以得到高分子量的聚乳酸。以聚乳酸为原料得到的制品,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,并且在可降解热塑性高分子材料中,PLA具有最好的抗热性。
PLA 纤维具有同 PET 纤维 (即聚酯纤维) 相似的物理特性,不仅具有高结晶性,还具有同样的透明性;并且由于它的高结晶性和高取向度,从而具有高耐热性和高强度,且无需特殊的设备和操作工艺,应用常规的加工工艺便可进行纺丝。
生产 PLA 的原料丰富,例如甜菜 、玉米等 ,并且可通过不断种植获得这些原料。由于不采用石油或木材,这对于有限的石油和木材资源将起到保护作用。聚乳酸的原料是乳酸,即-羟基丙酸、2-羟基丙酸。由于乳酸分子中有一个不对称碳原子,所以具有d-型(右旋光)和L-型(左旋光)两种对映体,等量的L-乳酸和d-乳酸混合而成的dL-乳酸不具旋光性。成纤聚乳酸以L-乳酸为单体。
L-乳酸的工业化生产主要有微生物发酵法和化学合成法两大类。
PLA纤维具有良好的可生物降解性,被废弃后可在自然界中完全分解为CO2和H2O。二者通过光合作用,又可变成乳酸的原料--淀粉。PLA纤维如果与其它有机废弃物一同掩埋,几个月内便会分解,可以完全分解成CO2和H2O。
PLA 在所有生物可降解聚合物中,熔点最高、结晶度大、透明度好,很适合于作纤维、薄膜及模压制品。PLA纤维的物理性能接近PET纤维 (涤纶)和PA纤维(尼龙),染色性能优于PET纤维。
由于PLA纤维具有生物相容性,且服用舒适,可安全植入体内,无毒副作用。
PLA纤维在室外暴晒500 h后,强度可保留55 %左右。
由于甲壳素大分子中具有稳定的环状结构和大分子之间存在强的氢键作用,使它的溶解性能变差,不溶于水、稀酸、稀碱和一般的有机溶剂中。甲壳素在浓、盐酸、硝酸和85%磷酸等强酸中可溶解,但与此同时会发生剧烈的降...
楼下是真不懂啊。还挺贵。你是不懂装懂吗。左氧注射液最便宜。几块钱。口服贵一些。。。。
当然是乳胶好咯,乳胶是天然的橡胶树是加工而成,具有两大特点: 1、防螨防菌 据医学报告指出,枕头、被褥、床褥是细菌和尘螨滋生的温床,而枕头用上三年便含有10%的霉菌、螨虫粪便和遍布累累的螨虫尸骸。根据...
由于 PLA 纤维具有很好的耐热性,所以它与普通的PET纤维一样,可制成长丝、短丝、单丝和非织造布等制品。装置不需要进行大的改动即可生产编织物、带子、不织布等。另外,PLA 纤维虽吸水性差,但拥有良好的水扩散性,比如与棉混纺 ,能制成吸汗速干型复合材料。作为无纺布的纤维材料,具有良好的手感、悬垂性及回弹性,优良的卷曲性及卷曲稳定性,可控制缩率。
应用领域 | 举 例 |
服装 | 内 衣 、外衣 、运动服 、衬衫等 |
建筑材料 | 地面覆盖增强材料 、网 、垫子 、沙袋等 |
农业用 、林业用材料 | 种植业用网和无纺织物 、防杂草袋和网 |
渔业用材料 | 渔网 、海带养殖网 、鱼线等 |
造纸业用材料 | 包装材料等 |
家用制品 | 普通用具 、室外休闲用具 、垃圾网 、手巾 、滤器等 |
卫生医疗制品 | 尿布 、个人卫生用品 、手术缝合线 |
聚乳酸纤维主要性能研究及与涤纶性能对比
测试和分析了聚乳酸纤维的主要物理性能、化学性能、燃烧性和溶解性,并同涤纶进行对比,研究结果可为聚乳酸纤维的合理使用和鉴别提供理论参考。
玻璃纤维增强聚乳酸生物塑料
美国RTP公司最近上市一种玻璃纤维增强聚乳酸复合料系列产品。据称这是行业中的第一批此类产品,它们提供了比未增强聚乳酸更高的强度、刚度和热性能。未增强聚乳酸的力学性能和热性能有一定局限。为此,RTP公司新生产的玻璃纤维增强聚乳酸复合料提高了聚乳酸的强度和热性能,使其用途更为广泛。
【科技前沿】
本报讯(记者曹继军 通讯员朱丽)日前在浙江省义乌市举行的“国际生物质材料应用技术发展高峰论坛”透露的信息显示,聚乳酸材料在卫生用品领域的推广应用,将促使行业材料应用发生变革,有望解决持续堆积造成的“白色污染”。
聚乳酸是一种新型的生物降解材料,可以替代石油基的塑料、化纤,广泛应用于纤维织物、工程塑料、农用地膜、包装材料等领域。目前该生物材料在医疗器械领域、婴儿餐具、食品包装材料、纤维材料等方面的应用已经开始得到市场的初步认可。
据专家介绍,聚乳酸在不添加任何药物的情况下具有天然的抑菌性。其在卫生巾方面的应用主要是聚乳酸乳丝纤维在表层无纺布材料方面的应用,以及底膜材料方面的应用。专家表示,废弃的卫生巾是最难处理的固体垃圾之一,聚乳酸卫生巾的出现为这个难题的解决提供了可行的方案,具有积极的环保意义和社会效益。此次“国际生物质材料应用技术发展高峰论坛”由浙江合凯生物科技有限公司、同济大学等举办。
图书书名:GB/T29284-2012聚乳酸书籍定价:16.00出 版 社:中国标准出版社标准号:GB/T29284-2012书本开数:16开
第1章泡沫塑料及发泡概述1
1.1背景2
1.2发泡概念及分类3
1.3发泡剂7
1.4塑料发泡机理8
1.4.1聚合物/气体溶液的形成8
1.4.2气泡成核10
1.4.3气泡生长12
1.5热塑性泡沫的生产13
1.5.1挤出发泡13
1.5.2注射发泡15
1.5.3珠粒发泡15
第2章聚乳酸和聚乳酸发泡概述17
2.1背景18
2.2聚乳酸结构19
2.3聚乳酸的结晶行为21
2.3.1D-丙交酯含量对聚乳酸结晶的影响22
2.3.2分子量对聚乳酸结晶的影响24
2.3.3分子链支化对聚乳酸结晶的影响26
2.4聚乳酸的玻璃化转变温度27
2.5聚乳酸的流变行为28
2.6聚乳酸/气体混合物性能31
2.7聚乳酸泡沫的生产技术32
2.7.1聚乳酸挤出发泡33
2.7.2聚乳酸注射发泡33
2.7.3聚乳酸珠粒发泡34
第3章聚乳酸在溶解的二氧化碳中的PVT、溶解度和界面张力行为35
3.1聚乳酸的溶解度和压力-体积-温度行为38
3.1.1压力-体积-温度测量39
3.1.2气体溶解度的测量43
3.1.3D-丙交酯含量对溶解度的影响47
3.1.4小结48
3.2聚乳酸的界面张力行为48
3.2.1密度定义48
3.2.2界面张力50
3.2.3小结54
第4章聚乳酸在溶解有气体时的结晶动力学56
4.1分子链结构的影响58
4.1.1等温差示扫描量热图谱及Avrami分析60
4.1.2支化对等温处理的聚乳酸最终结晶度的影响63
4.1.3CO2压力对等温处理的聚乳酸最终结晶度的影响64
4.1.4等温处理聚乳酸的偏光显微技术67
4.1.5非等温差示扫描量热图谱及Avrami分析67
4.1.6支化、CO2压力和冷却速率对最终结晶度的影响69
4.1.7支化、CO2压力和冷却速率对Tc和Tg的影响74
4.1.8小结77
4.2溶解气体类型的影响77
4.2.1聚乳酸在高压气体下的晶体熔融行为79
4.2.2非等温熔融结晶83
4.2.3聚乳酸在1bar和45bar压力的CO2、N2和氦气作用下的等温熔融结晶87
4.2.4小结88
4.3分子构型的影响90
4.3.1非等温熔融结晶行为90
4.3.2等温熔融结晶行为94
4.3.3小结97
4.4微米/纳米添加剂的影响98
4.4.1等温熔融结晶分析100
4.4.2不同压力下聚乳酸纳米/微米复合材料的非等温熔融结晶104
4.4.3纳米/微米尺寸的添加剂和溶解的CO2对聚乳酸最终结晶度的耦合作用106
4.4.4纳米/微米尺寸的添加剂和溶解的CO2对Tc和Tg变化的耦合作用109
4.4.5小结111
第5章聚乳酸及其复合材料的挤出发泡112
5.1线型和支化聚乳酸的挤出发泡115
5.1.1挤出泡沫的表征118
5.1.2聚乳酸的剪切诱导结晶122
5.1.3加工过程中的结晶控制123
5.1.4小结126
5.2聚乳酸/黏土纳米复合材料的挤出发泡126
5.2.1聚乳酸/黏土纳米复合材料的结晶行为128
5.2.2剪切作用对聚乳酸和聚乳酸/黏土纳米复合材料结晶行为的影响130
5.2.3以超临界CO2作为发泡剂的挤出发泡聚乳酸和聚乳酸/黏土纳米复合材料的泡孔形态131
5.2.4纳米黏土的分散对聚乳酸/黏土纳米复合材料发泡行为的影响134
5.2.5溶解的CO2气体含量对聚乳酸/黏土纳米复合材料发泡行为的影响137
5.2.6结晶对聚乳酸发泡行为影响的研究138
5.2.7发泡对泡沫样品最终结晶度的影响140
5.2.8小结141
5.3聚乳酸复合材料的挤出发泡:纳米黏土、纳米硅和滑石粉的比较141
5.3.1聚乳酸纳米/微米复合材料的挤出发泡行为142
5.3.2添加剂对气泡成核行为的单一影响148
5.3.3小结149
第6章聚乳酸及其复合材料的注射发泡151
6.1聚乳酸/滑石粉复合材料的注射发泡153
6.1.1滑石粉的混合和添加对泡孔形态的影响154
6.1.2注射流动速率对泡孔形态的影响157
6.1.3混炼和添加滑石粉对泡沫均匀性的影响158
6.1.4注射流动速率对泡沫均匀性的影响161
6.1.5结晶行为164
6.1.6力学性能165
6.1.7小结168
6.2聚乳酸/黏土纳米复合物的注射发泡170
6.2.1结晶行为171
6.2.2发泡行为和泡孔结构173
6.2.3弯曲性能180
6.2.4抗冲击性能183
6.2.5导热性能184
6.2.6小结186
6.3线型和支化聚乳酸的注射发泡186
6.3.1热分析187
6.3.2泡沫形态187
6.3.3力学性能190
6.3.4小结193
第7章PLA珠粒泡沫的生产—— 一种新型的发泡技术194
7.1聚乳酸的珠粒发泡机理196
7.1.1双结晶熔融峰表征198
7.1.2具有双结晶熔融峰的聚乳酸珠粒泡沫201
7.1.3小结212
7.2生产实验室规模的聚乳酸珠粒泡沫214
7.2.1发泡聚乳酸珠粒泡沫的结晶行为215
7.2.2发泡聚乳酸珠粒泡沫的分子量变化217
7.2.3发泡聚乳酸珠粒泡沫的发泡行为220
7.2.4小结223
7.3蒸汽模塑验证224
7.3.1蒸汽模塑成型过程225
7.3.2蒸汽模塑和机械测试227
7.3.3小结232
第8章总结和展望233
参考文献236