立构复合聚乳酸纤维的制备工艺路线及其结构性能研究

朱金唐，吴鹏飞，崔华帅，史贤宁，崔 宁，李 杰，黄 庆

(中国纺织科学研究院有限公司生物源纤维制造技术国家重点实验室，北京 100025)

聚乳酸(PLA)纤维因其物理性能与涤纶接近且可完全生物降解，逐渐成为一种潜在的可部分替代石油基化学纤维的可持续发展绿色生态纤维，但PLA纤维的耐温性差极大地限制了其应用市场[1]。

1987年，Y.IKADA等[2]报道了具有相反手性的左旋聚乳酸(PLLA)和右旋聚乳酸(PDLA)大分子间可以形成立构复合结构聚乳酸(ScPLA)，其熔点(Tm)会比相应的PLLA或PDLA的Tm提高约50 ℃。此后，构建立构复合结构成为改善PLA耐热性的热门方法之一[3-5]。ScPLA的维卡软化点最高可达200 ℃[6]，ScPLA晶体结构为β晶，三斜晶系，分子链呈31螺旋构象，单晶形貌为三角形[7]，与纯PLA的α晶相比，立构复合晶结构中分子链堆砌更紧密。ZHANG J M等[8]通过红外光谱分析推断氢键是ScPLA晶体结构形成的主要驱动力。E.EL-KHODARY等[9]研究表明，相对分子质量相近的PLLA和PDLA进行共混时，等比例共混更有利于立构复合晶的形成。

可有效制备ScPLA的方法有溶液法[2]、低温机械剪切法[10]、熔体混合法[11]等，但是针对ScPLA纤维制备方法的报道多为溶液纺丝，如静电纺丝法[12-13]、湿法干纺[14]等。溶液纺丝存在溶剂挥发问题，熔融纺丝制备ScPLA纤维或许是更有前途的方法。PAN G W等[1]报道了熔融纺丝制备的ScPLA纤维表现出优异的耐热性。然而，ScPLA晶体熔融后二次结晶的能力很弱[15]，导致熔融纺丝直接制备ScPLA纤维比较困难，已有报道的熔融纺丝制备ScPLA纤维的途径[1, 16-18]都是初生纤维在烘箱内长时间高温热定型获得最终的ScPLA纤维，这从效率上很难满足现实需求，至今未见商业化熔融纺丝ScPLA纤维产品问世。……