一、前言

聚乳酸纖維是一種可生物降解的新型聚酯纖維，通常也稱聚丙交酯纖維，主要以玉米、小麥、甜菜等含淀粉的農(nóng)產(chǎn)品為原料制成。聚乳酸纖維既有合成纖維的基本物性牞又有天然纖維的生物相容性和可降解性，其加工成的各種纖維產(chǎn)品，在成本、性能等方面比以石油為原料的各種產(chǎn)品更具競(jìng)爭(zhēng)力。聚乳酸纖維具有絲綢般的光澤和手感，吸濕透氣性好，不刺激皮膚，穿著舒適。它可與棉、羊毛、粘膠等纖維混紡，可用作服裝面料，也可用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)用材料等領(lǐng)域。聚乳酸纖維之所以受到關(guān)注，并顯示出越來(lái)越強(qiáng)大的生命力，關(guān)鍵在于它具有很好的生物降解性。聚乳酸纖維埋入土中2～3年后強(qiáng)度會(huì)消失，如果與其他廢棄物一起堆埋，幾個(gè)月內(nèi)便會(huì)分解，降解產(chǎn)物為無(wú)害的乳酸、二氧化碳和水。因此，聚乳酸纖維被譽(yù)為新一代環(huán)保型合成纖維。聚乳酸纖維的熔點(diǎn)比聚酯和聚酰胺纖維低得多，故染整加工中溫度控制有所不同，其折射率較低，易染得表觀顏色較深的色彩，聚乳酸纖維有優(yōu)良的耐曬性、抑菌和防霉性，其服用性能優(yōu)于聚酯纖維，用該纖維制成的面料是制作高檔服裝的首選面料之一，應(yīng)用前景廣泛。

二、聚乳酸纖維的發(fā)展歷史

自20世紀(jì)80年代以來(lái)，生物可降解材料的研究和發(fā)展，在全球范圍內(nèi)變得越來(lái)越活躍。在玉米的深加工技術(shù)中努力研制聚乳酸的先驅(qū)是日本的鐘紡合纖公司和美國(guó)的卡吉爾·道(Cagill Daw)聚合物公司。早在十幾年前，日本鐘紡合纖公司就開始了生物可降解纖維的研究，經(jīng)過(guò)對(duì)多種生物可降解塑料篩選后發(fā)現(xiàn)了聚乳酸的生物可降解性。過(guò)去的幾年中，Cargill Daw公司開發(fā)了能從玉米產(chǎn)生聚乳酸纖維的工藝。最后由日本鐘紡合纖公司聯(lián)合島津制作所于1994年共同開發(fā)出了商品名為Lactron的PLA纖維，又稱作玉米纖維。

1997年，Dow聚合物公司看好聚乳酸纖維的后期發(fā)展，與CargillDaw公司建造了年產(chǎn)量達(dá)14萬(wàn)噸的工廠。過(guò)去日本鐘紡公司Lactron的原料大部分來(lái)自CargillDaw公司，成本過(guò)高。2000年1月鐘紡公司與CargillDaw公司合作，聯(lián)合生產(chǎn)聚乳酸纖維樹脂，以此解決了聚乳酸成本過(guò)高的問(wèn)題。在新世紀(jì)里，我們有望通過(guò)全球范圍內(nèi)PLA聚合物的大規(guī)模生產(chǎn)，使價(jià)格降低到傳統(tǒng)合成纖維的水平。玉米作為聚乳酸纖維的主要原料，將隨著Lactron纖維在全球的推廣普及而具有相當(dāng)樂(lè)觀的前景。除Lactron纖維外，美國(guó)杜邦公司最近投產(chǎn)了一個(gè)全新的多聚體化合物產(chǎn)品"索羅那"(Sorona)。這是一種聚酯化合物，像尼龍一樣具有許多優(yōu)良特性，其產(chǎn)品舒適、耐磨、抗皺，彈性和防護(hù)性等性能優(yōu)越，最大的優(yōu)點(diǎn)是可回收利用，而Sorona的原料亦是玉米。

另外，1998年鐘紡公司將Lactron纖維與棉、羊毛或粘膠等生物分解性纖維混紡制成新的"鐘紡玉蜀黍纖維"紡織產(chǎn)品，它具有良好的形態(tài)保形性、較好的光澤度、絲綢般極佳的手感、良好的吸濕性和快干效應(yīng)。當(dāng)它與棉混紡時(shí)具有類似滌／棉混紡織物的性能；與毛混紡時(shí)，具有良好的形態(tài)穩(wěn)定性，抗褶皺性以及光亮度。但目前Lactron價(jià)格偏高，故尚未被大量采用。

三、聚乳酸纖維性能

聚乳酸纖維具有很多優(yōu)異的性能，如比PET親水性好；懸垂性、舒適性和手感好；回彈性好；較好的卷曲性和卷曲持久性；收縮率可以控制；強(qiáng)度高達(dá)6.23cN／dtex;；UV(抗紫外)穩(wěn)定性好；比PET密度??；可以用分散性染料染色；成型加工性好；熱粘結(jié)溫度可以控制；結(jié)晶熔融溫度可以在120-170℃范圍內(nèi)變化；可燃性低、發(fā)煙量小。這些特性刺激了聚乳酸纖維在纖維和非織造布領(lǐng)域的應(yīng)用，并且聚乳酸纖維可以制成圓截面的單絲或復(fù)絲、三葉形截面的BCF(可用于織造地毯和毛氈)、卷曲或非卷曲的短纖維、雙組份纖維、紡粘非織造布和熔噴非織造布等，這使聚乳酸纖維在服裝市場(chǎng)、家用及裝飾市場(chǎng)、非織造布市場(chǎng)、雙組份纖維領(lǐng)域、衛(wèi)生及醫(yī)用等領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用前景。

另外，聚乳酸纖維還有一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)就是對(duì)環(huán)保有利，它是一種完全生物降解的纖維，廢棄后在土壤和水中，會(huì)在微生物作用下分解成二氧化碳和水，隨后在光合作用下，它們又會(huì)成為淀粉的起始原料。 這個(gè)循環(huán)過(guò)程，即能重新得到聚乳酸纖維的起始原料--淀粉， 又能借助光合作用減少空氣中二氧化碳的含量。如果將廢棄物焚燒處理， 由于燃燒值低，也不會(huì)對(duì)焚燒爐造成損傷。在一定的濕度環(huán)境下，即使沒(méi)有微生物，PLA聚合物降解為乳酸(單體)，其降解的速度視溫度和濕度而定，在比較典型的填埋溫度下，其降解所需時(shí)間為2～10年。與其他聚合物相比，PLA聚合物焚燒時(shí)比較干凈，其燃燒時(shí)與紙張、纖維素和碳水化合物較相似。它不含芳香烴或氯，燃燒時(shí)有一股白煙，產(chǎn)生的副產(chǎn)品很少，有0.01 %的灰。大量的實(shí)驗(yàn)證明，PLA聚合物可用于施肥，在德國(guó)已獲得DIN Certco混合肥料證書。

四、聚乳酸纖維生產(chǎn)與技術(shù)情況

首先聚乳酸（PLA）原料是一種聚羥基酸，乳酸是乳酸桿菌產(chǎn)生的一種碳水化合物，是生物體（包括人體）中常見(jiàn)的天然化合物。通過(guò)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，以及很好的生物降解性，并且在可降解熱塑性高分子材料中PLA具有最好的抗熱性。聚乳酸的聚合方法有兩種，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；另一種方法是常壓下以環(huán)狀二聚乳酸為原料聚合得到，即：乳酸→預(yù)聚體→環(huán)狀二聚體→聚乳酸。下面是國(guó)內(nèi)外幾個(gè)公司技術(shù)情況。

　　1．日本鐘紡公司

最早研究聚乳酸纖維的是日本鐘紡（Kinebo），溶液紡絲采用的二氯甲烷、三氯甲烷或甲苯等溶劑有毒，而且溶劑回收困難，紡絲環(huán)境惡劣，工藝較為復(fù)雜，最終產(chǎn)品成本更高，從而其應(yīng)用受到限制，到目前為止尚未見(jiàn)商業(yè)化生產(chǎn)報(bào)道。另一方面，熔融紡絲法生產(chǎn)聚乳酸纖維的工藝和設(shè)備正在不斷地改進(jìn)和完善，已成為乳酸紡絲成形加工的主流，各種用于生產(chǎn)滌綸的現(xiàn)行熔融紡絲工藝（高速紡絲一步法，紡絲-拉伸二步法）都可采用。目前，日本鐘紡聚乳酸纖維年產(chǎn)量已達(dá)到700噸。

　　2．日本尤尼吉卡（Unitika）公司

日本尤尼吉卡（Unitika）公司使用美國(guó)CDP公司的聚乳酸通過(guò)熔融紡絲技術(shù)，成功地紡制了聚乳酸纖維、薄膜和紡粘非織造布Terramac，目前年產(chǎn)量已達(dá)1.6萬(wàn)噸（薄膜1萬(wàn)噸，纖維5000噸，紡粘非織造布1000噸）；纖維品種包括單絲、復(fù)絲和短纖維（常規(guī)型和皮芯復(fù)合型），紡粘非織造布包括常規(guī)型、皮芯復(fù)合型和模壓型。美國(guó)CDP積極聯(lián)合日本與歐洲公司共同開展紡絲及下游產(chǎn)品加工與巿場(chǎng)開拓工作，取得不少成果，并于2003年1月發(fā)布了聚乳酸的品牌名稱Ingeo。

日本伊藤忠（Itochu）、中國(guó)臺(tái)灣遠(yuǎn)紡、美國(guó)Unify以及東麗（Toray），也都參與了和CDP的共同開發(fā)。此外，法國(guó)Fiherweb等也已研制出聚乳酸纖維及制品。香港福田以"粟米纖維"的名義開發(fā)了100%聚乳酸纖維布料和聚乳酸纖維與棉、彈性纖維以及滌綸等混紡、交織而得各種新型面料，具備一般人造纖維排汗、防臭和吸水以及易燃性低于滌綸等特性，制作兒童睡衣等產(chǎn)品。

　　3．中國(guó)東華大學(xué)

中國(guó)東華大學(xué)2002年承擔(dān)了"聚乳酸的合成方法及纖維制備工藝"設(shè)計(jì)，并建成了一條包括熔體制備、紡絲和熱拉伸的試驗(yàn)線，進(jìn)行了采用二步法（第一步熔融擠出，第二步熱拉伸）生產(chǎn)聚乳酸的試驗(yàn)，并確定了各工序的最佳工藝參數(shù)，形成了聚乳酸纖維連續(xù)生產(chǎn)（包括原料準(zhǔn)備、熔體制備和成形工藝等）的關(guān)鍵技術(shù)。經(jīng)中國(guó)化纖工業(yè)協(xié)會(huì)化纖產(chǎn)品檢測(cè)中心測(cè)定，制備的拉伸纖維斷裂強(qiáng)度達(dá)4.0cN/dtex，拉伸模量達(dá)62.3cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)為31%；經(jīng)國(guó)家教育部東華大學(xué)紡織檢測(cè)中心測(cè)定，熱定型纖維斷裂強(qiáng)度達(dá)3.79cN/dtex，拉伸模量達(dá)51.3cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)為23.5%；達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。該項(xiàng)目2003年7月通過(guò)了中國(guó)石化集團(tuán)公司的技術(shù)鑒定。

五、聚乳酸纖維的應(yīng)用

目前，聚乳酸纖維已制成復(fù)絲、單絲、短纖維、假捻變形絲、針織物和非織造布等，主要用于服裝。以聚乳酸纖維制得的布料具有真絲的光澤，優(yōu)良的手感、亮度、吸水性、形狀保持性及抗皺性和抗紫外線功能以及回彈性 ，與尼龍6和尼龍66相比，去污性好，耐用性好，因此是較理想的面料，適合做服裝尤其是婦女服裝和內(nèi)衣產(chǎn)品?，F(xiàn)在，聚乳酸纖維已與棉、羊毛混紡，或?qū)⑵溟L(zhǎng)纖維與棉、羊毛或粘膠等生物分解性纖維混用，紡制成衣料用織物，生產(chǎn)具有絲感外觀的T恤、茄克衫、長(zhǎng)襪及禮服。這些產(chǎn)品具有以下特點(diǎn)：有優(yōu)良的形態(tài)穩(wěn)定性，如與棉混紡，幾乎與滌棉具有同等的性能，處理方便；光澤較滌綸更優(yōu)良，且有蓬松的手感；與滌綸同樣富有疏水性，對(duì)皮膚不發(fā)粘；如與棉混紡做內(nèi)衣，有助于水份的轉(zhuǎn)移，不僅接觸皮膚時(shí)有干燥感，且可賦予優(yōu)良的形態(tài)穩(wěn)定性和抗性；經(jīng)測(cè)試，由聚乳酸纖維Ingeo制成的面料對(duì)人體皮膚無(wú)任何刺激性。據(jù)悉，早在1998年，日本鐘紡公司就推出了聚乳酸纖維Lactron與棉、羊毛或其他天然纖維混紡制成的新型紡織品"Kanebo Corn Fiber"，1999年又正式展出由Lactron纖維制成的紡織品。2000年，尤尼契卡在亞洲產(chǎn)業(yè)用紡織品展覽會(huì)上展出的產(chǎn)品有聚乳酸纖維與Lyocell纖維交織的毛巾、襪、褲子、T恤衫、襯衣、裙子等。

六、聚乳酸纖維發(fā)展前景

正是因?yàn)榫廴樗崂w維具有生態(tài)環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，西方市場(chǎng)都看好聚乳酸纖維的前景，目前已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的公司，如日本島津制作所的Lactron、法國(guó)Fiterwel公司的Deposa、日本鍾紡公司等。目前美國(guó)的Cargill Dow LLC公司宣布了聯(lián)邦貿(mào)易委員會(huì)（FTC）對(duì)其新的Nature Works纖維的一個(gè)規(guī)定，該規(guī)定把聚乳酸（PLA）纖維劃歸一類新的纖維，而商品名仍沿用Nature Works。NatureWorks PLA 便是美國(guó)Cargill公司與Dow化學(xué)品公司的合資公司Cargill Dow Polymers(CDP)研究利用可再生資源開發(fā)出的。

從環(huán)保的觀點(diǎn)看來(lái)，玉米聚乳酸纖維以及其低原料能源取勝于合成纖維，并且在生物降解方面獲得極高評(píng)價(jià)。我國(guó)有極其豐富的玉米原料，每年產(chǎn)量在12億噸以上，占世界總產(chǎn)量的四分之一左右，而且由于世界市場(chǎng)玉米價(jià)格低迷，我國(guó)不少玉米產(chǎn)區(qū)經(jīng)常發(fā)生"賣糧難"的問(wèn)題。在急需為玉米找到良好消化渠道的我國(guó)，生產(chǎn)玉米纖維可謂孕育著極大的商機(jī)；尤其在減少污染加強(qiáng)環(huán)保方面，生產(chǎn)玉米纖維無(wú)疑可造福萬(wàn)代。

專家預(yù)言，通過(guò)21世紀(jì)初期全球PLA聚合物和纖維的生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，隨著乳酸原料生產(chǎn)成本的降低，其價(jià)格會(huì)向接近滌綸發(fā)展，且用途迅速擴(kuò)展，經(jīng)濟(jì)效益將逐步顯現(xiàn)。

七、結(jié)束語(yǔ)

因此，作為一項(xiàng)新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)，聚乳酸纖維開發(fā)在國(guó)際上有美、日等國(guó)家進(jìn)行了研究，目前美國(guó)的一家化工公司達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)的水平?，F(xiàn)在，我國(guó)的山東省在新材料領(lǐng)域已有一些國(guó)際領(lǐng)先的技術(shù)，特別是淄博及魯西北地區(qū)化纖工業(yè)有一定的基礎(chǔ)，企業(yè)可以與一些科研單位合作，在開發(fā)聚乳酸纖維新材料領(lǐng)域走在前面。之所以說(shuō)，聚乳酸纖維作為綠色環(huán)保產(chǎn)品顯然有著廣闊的應(yīng)用前景，這毫無(wú)疑問(wèn)是我們未來(lái)的發(fā)展方向，目前存在的難點(diǎn)包括如何降低成本、增強(qiáng)品質(zhì)、改善染色性能等，能否解決好這些問(wèn)題，是聚乳酸纖維產(chǎn)業(yè)能否持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。而隨著人類對(duì)地球保護(hù)意識(shí)、能源枯竭意識(shí)、安全意識(shí)和服裝衛(wèi)生意識(shí)的增強(qiáng)，以及紡織工程、生物工程、遺傳工程和化學(xué)工程等領(lǐng)域的密切合作與技術(shù)創(chuàng)新，許多曾經(jīng)棄置一旁的原材料的價(jià)值會(huì)被重新發(fā)現(xiàn)而得以利用，玉米亦將會(huì)有廣闊的市場(chǎng)和良好的前景。