聚乳酸纖維不僅是內衣面料、運動面料、泳裝面料、高檔襯衫面料等的理想選擇,還可用作手術縫合線等,在傷口愈合后能自動降解并被人體吸收,更廣泛用于紙尿褲、衛生巾、醫用紗布、醫用床單等一次性醫療衛生用品。多領域的需求也催生了更大的市場。
然而聚乳酸纖維產業技術和應用的發展必須攻克聚乳酸纖維大規模產業化科學基礎和關鍵技術問題,建立國際領先的聚乳酸纖維低成本、大規模產業化的技術體系,為我國成為生物質纖維強國、纖維產業的可持續發展,提供系統技術支撐。
開發高效菌種,以農作物秸稈等木質纖維素為原料,研究采用非糧原料規模化制備L-乳酸或D-乳酸,是未來解決聚乳酸原材料的關鍵途徑之一。
我國目前乳酸高效發酵的工程菌株還較少,要加大研究力度,構建適合于木質纖維素水解體系的葡萄糖和木糖共發酵乳酸菌工程菌株。在此基礎上,研究以農作物秸稈等木質纖維素為原料,采用發酵技術將單糖轉化為L-乳酸或D-乳酸的關鍵技術。采用多尺度微生物優化技術對乳酸發酵過程氨水/氫氧化鈉替代的工藝開發進行優化,采用基于分子修飾和物性調控的膜分離技術及基于計算機輔助模擬的色譜分離技術對聚合級乳酸的分離提取工藝及酸堿回收進行工藝開發。
同時要重視研究規模化、聚合級乳酸的低成本生產的工程集成,研究解決工藝放大過程中的工程問題、設備問題等,完成生產示范線建設運行、技術標準制定、規范體系建設和工程化集成。
其核心關鍵是:根據乳酸低聚物形成及解聚過程的反應機制,通過聚合過程動力學研究和產物分子結構變化研究,確認最佳反應條件(溫度、壓力、反應時間、催化劑),同時要研究開發新型介孔納米材料,開發新型催化劑體系。利用結晶技術原理,采用結晶(熔融結晶、溶劑結晶等)、精餾等手段實現聚合級丙交酯的分離純化。研究乳酸到丙交酯聚合過程并通過開發新型催化劑體系來提高丙交酯收率等,研究聚合、解聚過程殘渣的合理回收利用技術,開發低成本的高純度、聚合級丙交酯純化關鍵技術。
聚乳酸纖維產業技術發展的核心關鍵是建立聚乳酸連續聚合熔體直紡的關鍵技術體系。通過高純度聚合級丙交酯,采用配位-插入丙交酯開環聚合法制備聚乳酸,并采用固相脫揮技術得到高分子量、純度高的聚乳酸產品,并采用熔體直紡絲技術,實現連續聚合、紡絲,制備聚乳酸纖維。此項技術取消了切片制造工序,減少了水冷、切造粒、干燥、切片熔化等工序,降低了能耗和設備投入,同時熔化工程也減少了分子鏈降解對纖維結構的影響,建立了解決聚乳酸纖維的熱降解和性能下降的關鍵技術。后續,應繼續研究聚乳酸分子量及分布對熔融紡絲動力學及纖維結構與性能的影響機制,建立聚乳酸解的紡絲動力學及纖維結構與性能調控機制,解決不同紡絲和后整理工藝對纖維模量、斷裂伸長、強度等性能的影響,建立聚乳酸熔融紡絲的最優工藝路線,建立大規模制造的成套技術與裝備。

原液著色聚乳酸纖維。
目前,國內生產聚乳酸纖維的關鍵技術主要包括:合理地控制聚乳酸中小分子的含量,使小分子含量維持在一定范圍內;提高聚乳酸原料的初始降解溫度,控制紡絲溫度,使其不易在加工過程中發生熱降解;嚴格控制聚乳酸切片中水分的含量,摸索出合理的干燥工藝,干燥時間的長短及溫度的高低均對后續紡絲有較大影響;合適的油劑對聚乳酸纖維的性能也有較大的提高。聚乳酸熔紡工藝具有重現性好、環境污染小、生產成本低、便于自動化和柔性化生產的特點。
聚乳酸的染色及紡織品加工整理技術一直是聚乳酸產業技術和應用的難題,應加緊研究優化摻雜納米顏料的研發技術,開發聚乳酸的原位染色技術。探索聚乳酸纖維織物及其混紡織物的前處理工藝,研究聚乳酸纖維及紡織品低溫高效染色,建立纖維及紡織品功能化加工整理技術。研究聚乳酸的短纖維水刺、紡粘水刺結合技術,探索聚乳酸非織造材料的制備技術和性能調控機制。研究聚乳酸短纖維分清、梳理以及成網等非織造布關鍵技術,建立短纖維非織造材料的產業化技術標準、規范體系和示范線。掌握聚乳酸高延伸成膜關鍵技術,探索成膜性能的調控方法,研究建立聚乳酸成膜的產業化技術。
針對聚乳酸纖維差別化率低,應用范圍窄的問題,應加緊研究PLLA與PDLA立體絡合、添加抗氧化劑等方法制備耐溫聚乳酸纖維的關鍵技術,研究異形截面聚乳酸纖維制備的關鍵技術,研究抗水解聚乳酸纖維制備關鍵技術,研究制備柔軟性聚乳酸纖維的關鍵技術,研究差別化聚乳酸纖維、面料的紡織加工及后整理技術。同時,積極開展差別化纖維在紡織、服裝、床上用品等產業化應用和評價。