毕业设计_不同环境条件下聚乳酸纤维降解行为的研究开题报告.docVIP

开题报告 学院：轻纺工程与美术学院 系别：纺织服装系 专业班级： 姓名： 指导老师： 聚乳酸纤维研究领域概论 1.1 聚乳酸的研究背景 聚乳酸（Poly一lactic一acid)简称，PLA，是以乳酸为主要原料，聚合所得到的高分子聚合物。乳酸的生产主要有两条路线，一是石油原料合成法，另一个是发酵法。自20世纪80年代后期，从玉米淀粉中得到右旋葡萄糖，经过微生物发酵生产乳酸的工艺获得成功后，使发酵法生产乳酸的成本远远低于合成法。用玉米加工乳酸的工艺流程如下： 玉米→玉米淀粉→微生物发酵→乳酸 目前乳酸聚合主要采用丙交酝法，又称两步法，其生产工序为：第一步将乳酸脱水环化制成丙交醋；第二步将丙交酷开环聚合制得聚乳酸。 聚乳酸纤维是一种性能较好、可自然降解的纤维，可采用玉米的自然资源制取，从原料到废弃物完全可以再生利用。用玉米等天然原料加工聚乳酸产品对综合利用资源、减少环境污染具有重要的意义和开发价值，因而受到了广泛的关注。 1.2 聚乳酸纤维国内外发展的历史和现状 当今世界随着以石油为原料制造合成纤维的生产过程所排放的二氧化碳造成严重的大气污染和温室效应以及世界范围的原油消耗量扩大，原始自然资源的严重减少。绿色环保问题已成为全球关注的核心。聚乳酸纤维是一种可完全生物降解的合成纤维，它可从谷物中取得。其制品废弃后在土壤或海水中经微生物作用可分解为二氧化碳和水，燃烧时，不会散发毒气，不会造成污染，是一种完全自然循环、可持续发展的绿色环保生态纤维。 聚乳酸的结构中含有酯键，易水解，这使制品具有良好的降解性能．被废弃后能迅速降解，最终降解产物为CO2和H2O，不会污染环境。聚乳酸的降解可分为简单水解降解和酶催化水解降解2种。 1.3聚乳酸纤维的性能 1.3.1 聚乳酸纤维的机械性能 聚乳酸纤维的细度1.5dtex，强度30- 50CN/tex，伸长率%30- 40，回潮率% 0.4- 0.6，卷曲30- 50/10，cm 比重1.25g/cm3，熔点170。聚乳酸纤维的比重小于涤纶，大于锦纶6，因此聚乳酸纤维的制成品比较轻盈。聚乳酸纤维的熔点与涤纶，锦纶比较要明显低，聚乳酸纤维的断裂强度和断裂伸长率都于涤纶接近；因此，聚乳酸纤维属于高强、中伸、低模型，这些使得其面料能够制成高强力、延伸性好、手感柔软、悬垂性好、回弹性好以及较好卷曲性和卷曲持久性的纺织品。 1.3.2 聚乳酸纤维的热学和光学性能 聚乳酸纤维具有良好的耐热性，并且极限氧指数是常用纤维中最高的，它的发烟量少，在燃烧中只有轻微的烟雾释放；聚乳酸虽不属非燃烧性的聚合物，但是与涤纶和棉相比更易自熄，且放出的热量少，引起火灾的危险性小。耐紫外线，和涤纶相比，它在紫外线下吸收值较低，可以在疝弧光下不褪色，故能保持其织物不受侵害。 1.3.3 聚乳酸纤维的特殊性能 生物可降解性 （绿色环保性） 聚乳酸纤维及其共聚物有良好的生物降解性，在土壤、淤泥、海水等具有一定温湿度的自然环境中，PLA 纤维首先开始水解，降低聚合度，分解为CO2 和H2O，二者通过光合作用，又可变成乳酸的原料—淀粉。 抑菌性 聚乳酸纤维制品具有抗菌和防腐性能，可用于服装、服饰医用防护及其他各领域的纺织品。 人体可吸收生态性 聚乳酸纤维具有无毒、防毒和抗菌作用，它的人体可吸收性在医学上开发了免拆手术缝合线。 1.4 聚乳酸纤维的降解特性 从化学结构角度看，高分子材料的降解主要有3 种方式:( 1)主链降解生成低聚体和单体； ( 2) 侧链水解生成可溶性的主链高分子；( 3) 交链点裂解生成可溶性的线性高分子。聚乳酸的降解， 一般认为主要方式为本体降解，即以第1 种方式降解[1] 。 从聚乳酸类材料来看其降解又可分为简单水解降解和酶催化水解降解。 简单水解降解是水分子攻击聚乳酸分子中的酯键，使其分解为羧酸和醇的反应，是酯化反应的逆反应。脂肪族聚酯的水解[2] 起始于水的吸收，小分子的水接触样品的表面，扩散进入酯键或亲水基团的周围，在介质中酸、碱的作用下，大分子主链中的酯键发生自由水解断裂，样品的数均分子量缓慢降低，失去原有的力学强度，当分子量小到可溶于水的极限值时，整体结构即发生变形和失重，样品开始溶解，生成可溶的降解产物[ 3] 。有些研究认为降解时不仅发生酯键的自由水解断裂， 末端基也起着重要的作用，降解生成的羧基末端基对水解的自催化现象就是证明[ 4] 。ChungShih[ 5] 对聚D，L- 乳酸的水解研究发现，末端基(羟基或羧基)的水解断裂速度比自由链断裂速度快10倍。 聚乳酸的酶催化降解和纤维素等天然聚合