任杰（教授） 同濟(jì)大學(xué)

聚乳酸材料是低碳環(huán)保的綠色材料，來(lái)源天然，廢棄后可降解，是區(qū)別于傳統(tǒng)石油基材料的意義之一，PLA在生產(chǎn)過(guò)程中的碳利用率極高，每噸PLA的碳排放總量不到PP的10%，是具有雙碳意義的生物可降解材料。

聚乳酸Polylactic Acid（PLA），是一種脂肪族聚酯。單體原料為乳酸，它一般是將玉米、木薯、甜高粱和秸稈等植物為原料，發(fā)酵提純后得到乳酸，再通過(guò)乳酸聚合生成聚乳酸材料。聚乳酸材料具有生物可降解性，在一定堆肥條件下，可以降解為二氧化碳和水。

聚乳酸的優(yōu)勢(shì)在于其單體原料L-乳酸是人體內(nèi)源性活性物質(zhì)，聚乳酸制品對(duì)人體無(wú)毒，不排斥并可被人體吸收，被制成醫(yī)用組織骨架材料和醫(yī)藥載體而安全地用于人體內(nèi)，獲得美國(guó)FDA認(rèn)證，早期被應(yīng)用在生物醫(yī)藥領(lǐng)域。

聚乳酸材料：完全可生物降解生物基新材料的代表

生物基材料是指利用可再生的生物質(zhì)資源加工生產(chǎn)的材料及其制品。生物降解材料是指一定自然條件下可以被微生物分解的材料。典型的生物降解塑料如圖1所示。

圖1 典型的生物降解塑料

聚乳酸作為成本較低的生物基降解材料，應(yīng)用領(lǐng)域廣闊，市場(chǎng)容量巨大，同時(shí)產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用技術(shù)成熟度高，且市場(chǎng)認(rèn)知度高。

2015—2020年，我國(guó)化學(xué)纖維工業(yè)總產(chǎn)量由4,872萬(wàn)t增長(zhǎng)到6,025萬(wàn)t，整體呈上升趨勢(shì)。生物基化學(xué)纖維具有綠色環(huán)保、原料可再生以及生物降解等優(yōu)良特性，有助于解決全球經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展所面臨的資源和能源短缺等問(wèn)題，生物基化學(xué)纖維有望實(shí)現(xiàn)對(duì)石油基化學(xué)纖維的替代。

聚乳酸纖維生產(chǎn)工藝與產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

聚乳酸長(zhǎng)絲紗線(xiàn)是由多根長(zhǎng)單絲經(jīng)過(guò)拉伸、加捻或者變形工序制成的纖維集合體。通過(guò)改變聚乳酸長(zhǎng)絲的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)路線(xiàn)，可以生產(chǎn)出很多品種的聚乳酸長(zhǎng)絲。

聚乳酸短纖是將聚乳酸高真空下干燥預(yù)處理后通過(guò)螺桿擠出機(jī)紡絲。聚乳酸短纖維紗線(xiàn)是由若干根聚乳酸短纖維（十幾根到幾十根，直至上百根），加工成連續(xù)、細(xì)長(zhǎng)、纖維間結(jié)合緊密，具有一定的強(qiáng)力、彈性等力學(xué)性能的產(chǎn)品，可以用于制線(xiàn)、制繩、織布、針織和刺繡等。

乳絲的優(yōu)勢(shì)在于優(yōu)良的吸濕排汗功能，是滌綸纖維的8倍。同時(shí)具備生態(tài)抑菌性，可以平衡人體微環(huán)境，有助于有益菌生長(zhǎng)、抑制有害菌繁殖，維護(hù)人體健康。具有去污性能，容易洗滌不易變黃，極低的吸濕性能，平衡含水率只有0.4%～0.6%，優(yōu)于滌綸等纖維。極限氧指數(shù)LOI達(dá)到26，是所有纖維里阻燃性能最好的纖維。纖維的卷曲回彈性達(dá)到95%，明顯好于其他任何化纖。纖維在燃燒時(shí)不會(huì)產(chǎn)生毒氣。完全可降解性，埋入土壤中6～12個(gè)月即可降解成CO2和水。不同類(lèi)別（錦綸、滌綸，PLA、粘膠、棉纖維、蠶絲、羊毛）纖維的性能如表1所示。

表1 不同類(lèi)別纖維的性能

聚乳酸非織造布生產(chǎn)工藝和應(yīng)用案例

聚乳酸纖維通?？捎糜谏a(chǎn)水刺非織造布、熱風(fēng)非織造布、紡粘非織造布、熔噴非織造布等。由于采用聚乳酸纖維生產(chǎn)的材料表面呈弱酸性，有維護(hù)有益菌穩(wěn)定、抑制有害菌生長(zhǎng)的作用，而且具有生物可降解性，因此在一次性衛(wèi)材領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

● 聚乳酸水刺非織造布

特點(diǎn)：1.柔性纏結(jié)，不影響纖維原有特征，不損傷纖維；2.外觀更接近傳統(tǒng)紡織品；3.強(qiáng)度高，低起毛性；4.高吸濕性，快速吸濕；5.手感柔軟，懸垂性好；6.外觀花樣多變；7.生產(chǎn)流程長(zhǎng)，占地面積大；8.設(shè)備復(fù)雜，能耗大，水質(zhì)要求高。

產(chǎn)品應(yīng)用：1.醫(yī)用衛(wèi)生護(hù)理用品（手術(shù)服、手術(shù)罩布、醫(yī)用包扎材料、傷口敷料、醫(yī)用紗布)；2.服裝襯基布；3.涂層基布；4.電子行業(yè)高級(jí)抹布；5.化妝棉；6.濕巾；7.口罩包覆材料等。

● 聚乳酸熱風(fēng)非織造布

特點(diǎn)：1.具有蓬松度高、彈性好；2.手感柔軟；3.保暖性強(qiáng)；4.透氣透水性高。

產(chǎn)品應(yīng)用：1.嬰兒尿片和婦女衛(wèi)生巾面層、底層材料；2.藥膏基布；3.衣服內(nèi)襯；4.口罩；5.厚型產(chǎn)品用于生產(chǎn)防寒服、被褥、嬰兒睡袋、床墊、沙發(fā)墊等；6.高密度的熱熔粘合產(chǎn)品，可用于生產(chǎn)過(guò)濾材料、隔音材料、減震材料等。

● 聚乳酸紡粘非織造布

特點(diǎn)：1.纖網(wǎng)由連續(xù)長(zhǎng)絲組成；2.優(yōu)良的拉伸強(qiáng)力；3.工藝變化較多，可采用多種方法加固；4.長(zhǎng)絲纖度變化范圍寬。

產(chǎn)品應(yīng)用：1.土工布，簇絨地毯基布，涂層底布，醫(yī)衛(wèi)材料，用即棄產(chǎn)品的包覆材料等；2.過(guò)濾材料，襯里材料，簇絨地毯基布，農(nóng)用材料，包裝材料等。

● 聚乳酸熔噴非織造布

特點(diǎn)：1.纖網(wǎng)由極細(xì)的較短纖維組成；2.纖網(wǎng)均勻度好，手感柔軟；3.過(guò)濾性能和吸液性能良好；4.纖網(wǎng)強(qiáng)度較差。

產(chǎn)品應(yīng)用：1.過(guò)濾材料；2.醫(yī)療衛(wèi)生用材料；3.服裝材料；4.電池隔膜材料；5.擦拭材料。

● 應(yīng)用

1.女性衛(wèi)生用品：采用生物醫(yī)用級(jí)材料使產(chǎn)品更親膚，材料表面呈弱酸性可以抑制有害菌的生長(zhǎng)使產(chǎn)品更健康，廢棄后經(jīng)過(guò)堆肥，可分解成CO2和水，更環(huán)保。女性衛(wèi)生巾面層可采用水刺、熱風(fēng)或者熱軋打孔聚乳酸或聚乳酸復(fù)合材料非織造布；導(dǎo)流層可采用水刺、熱風(fēng)或者熱軋打孔聚乳酸或聚乳酸復(fù)合材料非織造布；吸收芯體可采用絨毛漿吸收芯體或者復(fù)合芯體；底層防漏膜采用聚乳酸底膜。

2.嬰兒護(hù)理用品，例如嬰兒紙尿褲，采用親膚的非織造布表層，其弱酸性可以中和尿液中堿性刺激，避免“紅屁股”和過(guò)敏的情況產(chǎn)生，深受媽媽們的喜愛(ài)。

3.成人失禁用品：人口老齡化趨勢(shì)下，成人失禁用品的市場(chǎng)正在打開(kāi)。聚乳酸面層的成人失禁用品更加透氣、親膚，可以減少尿液與皮膚的直接接觸時(shí)間，減少褥瘡發(fā)生的可能。

4.防疫用品：口罩、一次性防護(hù)服、消毒濕巾、過(guò)濾材料等。聚乳酸材料生產(chǎn)的防護(hù)用品具有更好的抑菌性、親膚性和環(huán)保性，廢棄后可以在堆肥條件下完全降解成CO2和水，更具環(huán)保性。

展望

聚乳酸非織造布材料的未來(lái)發(fā)展方向一定是不同工藝之間的組合創(chuàng)新，此外如何改善可紡性、增強(qiáng)實(shí)用性和降低成本也是需要關(guān)注的重點(diǎn)，同時(shí)要立足于非織造布不同的應(yīng)用領(lǐng)域需求及其自身特點(diǎn)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。