立構(gòu)復(fù)合聚乳酸纖維的制備工藝路線及其結(jié)構(gòu)性能研究

朱金唐，吳鵬飛，崔華帥，史賢寧，崔 寧，李 杰，黃 慶

(中國(guó)紡織科學(xué)研究院有限公司生物源纖維制造技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100025)

聚乳酸(PLA)纖維因其物理性能與滌綸接近且可完全生物降解，逐漸成為一種潛在的可部分替代石油基化學(xué)纖維的可持續(xù)發(fā)展綠色生態(tài)纖維，但PLA纖維的耐溫性差極大地限制了其應(yīng)用市場(chǎng)[1]。

1987年，Y.IKADA等[2]報(bào)道了具有相反手性的左旋聚乳酸(PLLA)和右旋聚乳酸(PDLA)大分子間可以形成立構(gòu)復(fù)合結(jié)構(gòu)聚乳酸(ScPLA)，其熔點(diǎn)(Tm)會(huì)比相應(yīng)的PLLA或PDLA的Tm提高約50 ℃。此后，構(gòu)建立構(gòu)復(fù)合結(jié)構(gòu)成為改善PLA耐熱性的熱門方法之一[3-5]。ScPLA的維卡軟化點(diǎn)最高可達(dá)200 ℃[6]，ScPLA晶體結(jié)構(gòu)為β晶，三斜晶系，分子鏈呈31螺旋構(gòu)象，單晶形貌為三角形[7]，與純PLA的α晶相比，立構(gòu)復(fù)合晶結(jié)構(gòu)中分子鏈堆砌更緊密。ZHANG J M等[8]通過紅外光譜分析推斷氫鍵是ScPLA晶體結(jié)構(gòu)形成的主要驅(qū)動(dòng)力。E.EL-KHODARY等[9]研究表明，相對(duì)分子質(zhì)量相近的PLLA和PDLA進(jìn)行共混時(shí)，等比例共混更有利于立構(gòu)復(fù)合晶的形成。

可有效制備ScPLA的方法有溶液法[2]、低溫機(jī)械剪切法[10]、熔體混合法[11]等，但是針對(duì)ScPLA纖維制備方法的報(bào)道多為溶液紡絲，如靜電紡絲法[12-13]、濕法干紡[14]等。溶液紡絲存在溶劑揮發(fā)問題，熔融紡絲制備ScPLA纖維或許是更有前途的方法。PAN G W等[1]報(bào)道了熔融紡絲制備的ScPLA纖維表現(xiàn)出優(yōu)異的耐熱性。然而，ScPLA晶體熔融后二次結(jié)晶的能力很弱[15]，導(dǎo)致熔融紡絲直接制備ScPLA纖維比較困難，已有報(bào)道的熔融紡絲制備ScPLA纖維的途徑[1, 16-18]都是初生纖維在烘箱內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間高溫?zé)岫ㄐ瞳@得最終的ScPLA纖維，這從效率上很難滿足現(xiàn)實(shí)需求，至今未見商業(yè)化熔融紡絲ScPLA纖維產(chǎn)品問世?！?br>