原创 生物化工人 生物基可降解材料
在追求可持续发展的今天，新型材料不断涌现，聚乳酸纤维凭借其独特的优势，逐渐走进人们的视野，成为纺织、医疗等众多领域的新宠。这种从植物中获取灵感的纤维，究竟有着怎样的魅力？让我们一起深入了解。聚乳酸（PLA），又称聚丙交酯，属于脂肪族聚酯家族，是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物。它的诞生充满了绿色智慧，其原料乳酸主要来源于玉米、小麦、甜菜等农作物 ，通过微生物发酵将农作物中的糖分转化为乳酸，再经过一系列复杂的化学合成，最终得到聚乳酸。聚乳酸热稳定性好，加工温度在170 - 230℃，具有良好的抗溶剂性，可通过挤压、纺丝、双轴拉伸、注射吹塑等多种方式进行加工，是一种纤塑一体的材料。聚乳酸纤维则是聚乳酸经过纺丝成型后得到的纤维形态。它融合了天然纤维和化学合成纤维的诸多优点，不仅具备与人体肌肤相近的弱酸性，天然亲肤、抑菌、抗螨、抗过敏，还具有良好的悬垂性、滑爽性、透气性，富有光泽感。同时，聚乳酸纤维制成的纺织制品还有自熄性的特点，使用安全性高，废弃后在堆肥条件下可降解为水和二氧化碳，对环境十分友好。聚乳酸短纤维是具有一定强力和弹力等力学性能的纤维产品。它的产品种类丰富多样，有纯纺产品，能充分展现聚乳酸纤维自身的特性；还有与棉、毛、麻、莱赛尔、木代尔等纤维的混纺产品 ，通过不同纤维之间的优势互补，创造出更多性能独特的面料。以苏州易生的聚乳酸短纤维产品为例，又可进一步细分为常规单组分纤维、超短纤维、双组分纤维、三维卷曲纤维、着色丝、异形截面纤维、功能性纤维等。这些细分种类各有特点，比如三维卷曲纤维，其独特的卷曲结构使其拥有更好的弹性和保暖性；功能性纤维则可以根据需求，具备如吸湿排汗、防紫外线等特殊功能 。聚乳酸长丝是由多根长单丝经过拉伸、加捻或者变形工序形成的纤维集合体。一根丝条中包含几十根单丝，这种被称为聚乳酸复合丝的长丝，可以纺制成差别化聚乳酸纤维，满足不同领域对纤维性能的多样化需求。此外，聚乳酸长丝还包括聚乳酸单丝。聚乳酸单丝因其独特的性能，在医用缝合、渔用、茶包等领域得到了广泛应用。在医用缝合中，它良好的生物相容性和可降解性，既能保证伤口的有效缝合，又能在伤口愈合后逐渐降解，无需二次拆线，减轻了患者的痛苦；用于渔用时，其强度和耐水性能够满足渔业作业的需求；制作茶包时，聚乳酸单丝的透气性和安全性，能让茶叶充分释放香气，同时保障消费者的健康。聚乳酸纤维的断裂强度为3.2 - 4.9cn/dtex，比天然棉纤维高，这意味着它在承受外力时更不容易断裂，能够保证纤维制品的耐用性。干态时的断裂伸长率与锦纶和羊毛相近，在湿态时伸长率增加，表明聚乳酸纤维制品不仅强力高，而且延伸性好，在不同的环境条件下都能保持较好的物理性能，无论是制作日常穿着的衣物，还是用于工业领域的材料，都能胜任。在正常温度和湿度下，聚乳酸纤维及其产品相当稳定。但当处于有一定温、湿度的自然环境（如沙土、淤泥、海水）下时，聚乳酸会被微生物完全降解成二氧化碳和水。聚乳酸产品废弃物在工业堆肥条件下（温度58℃、湿度98%和微生物条件），3 - 6个月即可完全分解为二氧化碳和水，具有十分良好的环保效果。这一特性使其成为解决“白色污染”问题的理想材料，尤其是在一次性医疗和卫生用品领域，聚乳酸纤维的应用可以大大减少废弃物对环境的负担。聚乳酸由乳酸而来，乳酸是人体内源性物质，且纤维pH值与人体几近一致，这使得聚乳酸纤维具有良好的生物相容性，和肌肤有极佳的亲和性、无致敏性，产品安全性能好。因此，聚乳酸纤维在生物医疗领域得到了广泛应用，如制作手术缝合线、人造器官支架等，能够与人体组织和谐共处，减少排异反应的发生。聚乳酸纤维表面呈乳酸的弱酸性，这种天然的酸性环境使得其具有天然的抑菌性能，能有效抑制螨虫的滋生，并且具备了防霉防臭的功效。用聚乳酸纤维制作的床上用品、内衣等，能够为人们提供一个更加健康、舒适的生活环境，减少因细菌、螨虫滋生而带来的健康问题。悬垂性：聚乳酸纤维初始模量低，悬垂系数小，织物具有很好的悬垂性能。这使得用聚乳酸纤维制作的服装，如连衣裙、衬衫等，能够自然下垂，线条流畅，展现出优美的穿着效果，提升了服装的美感和质感。吸湿透气性：虽然聚乳酸纤维的吸湿性较差，但它具有很好的透气性能。在穿着过程中，能够让皮肤自由呼吸，保持干爽舒适，尤其适合在运动服装和夏季服装中应用，即使在剧烈运动或炎热天气下，也能让穿着者感觉舒适自在。折皱回复性：聚乳酸纤维在5%拉伸变形时，弹性回复率高达93%，所以纯聚乳酸纤维织物的折皱回复性很好。这意味着聚乳酸纤维制品在日常穿着和使用过程中，即使出现褶皱，也能快速恢复平整，无需频繁熨烫，为消费者提供了极大的便利。耐磨性及起毛起球性：聚乳酸纤维耐磨性略优于涤纶，但织物有起毛起球现象。不过，随着纺织技术的不断进步，通过对纤维表面进行处理、与其他纤维混纺等方式，可以有效改善这一问题，提高聚乳酸纤维织物的品质和耐用性。保暖性能好：聚乳酸纤维属于轻质纤维，在受潮或被水浸湿后也能较快恢复干爽。冬天穿用，保温性能比棉及聚酯纤维等材料好；夏天穿用，透湿性、水扩散性优异，吸汗快干，可通过蒸发迅速带走体热，真正做到了冬暖夏凉。抗紫外线性能好：聚乳酸纤维的分子结构中含有大量的C - C和C - H键，它们一般不吸收波长小于290nm的光线，因此照射到地球的紫外线对聚乳酸纤维几乎没有影响，聚乳酸纤维产品拥有良好的抗紫外性能。这使得聚乳酸纤维制品在户外使用时，能够有效抵御紫外线的伤害，延长使用寿命，同时也为穿着者提供了一定的防晒保护。离火即熄、少烟无毒：聚乳酸纤维不易燃烧，离火即熄，无黑烟毒气排放，有很好的使用安全性。这一特性使其在室内装饰、儿童用品等领域具有重要的应用价值，能够有效降低火灾风险，保障人们的生命和财产安全。聚乳酸无纺布表面光滑，不吸湿，拥有更好的导流性、干爽性、生物相容性和不致敏性，比较适合易过敏人群，可广泛应用于卫生材料相关领域。如卫生巾及纸尿裤面层、导流层、底层，卸妆棉、湿巾、洗脸巾、膜布等一次性卫生用品。聚乳酸纤维不仅能够很好地解决一次性医疗和卫生用品的抑菌要求，其可生物降解性也能解决一次性医疗和卫生用品导致的“白色污染”问题，为环保事业做出贡献。聚乳酸纤维拥有与聚酯/涤纶等材料相近的物理性能，可以定型、强力好、尺寸稳定性好、不刺激皮肤、易洗易干。通过在纺丝时改变工艺及添加其它材料，还能让聚乳酸纤维具有功能性，如吸湿排汗、防紫外线等，从而开发出独具优势的服用面料。运动、休闲服装：Dty低弹丝针织面料常用于制作Polo衫、T恤衫等运动、休闲服装。聚乳酸纤维良好的芯吸性、吸水性、吸潮性以及快干效应，能够快速吸收并蒸发汗水，保持皮肤干爽，让穿着者在运动过程中更加舒适自由，同时其抗紫外线性能也能保护皮肤免受阳光伤害。内衣：聚乳酸纤维与其他纤维交织、混纺，改变了聚酯纤维不适合用于内衣的传统观念。聚乳酸纤维的亲肤性、生物相容性和安全性，使内衣具有更好的保形性，穿着更加舒适、健康，为消费者提供了高品质的内衣选择。被子、枕头等的填充物：以中空聚乳酸短纤为代表，可以是纯PLA，也可以与其他纤维混合，代替现有的聚酯相关填充物。聚乳酸纤维的保暖性能好、轻质、透气等特点，使其成为制作保暖被芯、舒适枕芯的理想材料，为人们提供更加健康、舒适的睡眠体验。床上用品面料（交织、混纺等）：可充分发挥其亲肤性好、不刺激皮肤、不致过敏的优点，克服涤/棉面料的不足，比全棉面料有更好的尺寸稳定性，易洗易干易打理。同时，聚乳酸纤维的生产过程更加低碳环保，从原料到废弃物均可在土壤或海水中，经微生物作用分解成二氧化碳和水，燃烧时不会散发毒气，不会造成污染，符合现代消费者对绿色环保家居用品的追求。由于聚乳酸纤维具有良好的生物相容性和可降解性，在医疗领域有着广泛的应用。除了前面提到的手术缝合线、人造器官支架外，还可用于制作一次性口罩、防护服等医疗用品。聚乳酸纤维作为一种具有众多优良性能的新型纤维，在可持续发展的道路上展现出了巨大的潜力。从它的诞生到分类、性能特性以及广泛的应用领域，我们可以看到它为解决环境问题、提升生活品质做出的积极贡献。相信在未来，随着技术的不断进步和创新，聚乳酸纤维将在更多领域得到应用和发展，为我们创造一个更加绿色、美好的世界。
