1 PLA基熔喷材料的加工成形

PLA基熔喷非织造材料的加工是将PLA基母粒经干燥、螺杆加热熔融(挤出温度210~240 ℃)、输送、过滤、计量后从熔喷模头的喷丝孔(孔径0.15~0.3 mm)定量挤出，然后受到模头两测的高温(230~280 ℃)、高速(200~400 m/s)气流牵伸后，在室温环境开放场中直接冷却或加温受限场中进一步牵伸，经熔喷纤维余热自黏合、缠结至接收装置成网，最后经卷绕得到的非织造材料。典型的PLA基熔喷非织造材料生产过程如图1所示。

图1  PLA基熔喷纤维及非织造材料成形示意图

熔喷工艺研究表明：挤出速度和温度、热风温度和压力(速度)、狭缝距离、接收距离、网帘收卷速率、负压抽吸强度等均对其最终PLA基熔喷材料的面密度、线密度、厚度、透气和过滤性能有显著影响。除了常规的熔喷开放外场制备PLA基熔喷材料外，静电、热、超声波-热、热-磁耦合、外场冷却辅助等手段也不断涌现，并应用于PLA基熔喷材料的加工过程。多级耦合和辅助熔喷流场的目的在于通过促进牵伸、杂乱响应等方式来实现PLA基熔喷纤维进一步细化、杂乱取向，从而得到过滤效率更高、更柔软、各项力学性能更加均匀的PLA基熔喷材料。

2 PLA基熔喷原料设计与改性

PLA基熔喷非织造材料的加工对原料的物性要求较高，主要包括热稳定性、相对分子质量及分布、熔点、黏度/熔体流动速率、黏弹性和灰分等方面。熔喷用聚合物原料往往需要相对较高的熔融指数(MI)。与熔喷级PP有所差异，目前市售的、成熟的熔喷级PLA牌号有NatureWorks公司的Ingeo^TM6系列牌号,其MI仅约80 g/(10 min)(温度190 ℃)，国内外近10余年开展的PLA熔喷材料研究和应用大多基于该原料，PLA熔喷原料的国产化替代显得尤为重要。

2021年，浙江海正生物材料有限公司推出了REVODE 210系列、安徽丰原福泰来聚乳酸有限公司推出了FY 201系列、中广核俊尔新材料有限公司推出了F02-M02的熔喷级PLA原料，但这些国产PLA基熔喷材料的熔喷可纺性和熔喷材料的性能还未见系统报道。

3 PLA基熔喷材料的改性

由于PLA本身存在韧性不足、耐热性差等固有缺陷，单一PLA熔喷材料的应用过程中仍存在诸多局限。此外，基于应用领域的差别化需求，PLA熔喷材料的改性势在必行。PLA基熔喷材料的改性主要有母粒原位改性(嵌段、共聚、共混等)和后整理(浸渍、等离子、磁控溅射等)2种方法。其中，PLA熔喷母粒熔融共混改性（接枝、增强增韧、功能改性）相对生产高效、经济、污染少，易于产业化；PLA熔喷材料的后整理改性（静电驻极、抗菌、亲水、催化吸附）更易于发挥其所负载材料本身的功能特性，功能发挥更加高效。

4 PLA基熔喷材料的应用

熔喷非织造材料具有纤维细、比表面积大、孔隙率高、孔隙小等特点，易发挥高效、低阻、节能的过滤特性，可对粉尘、细菌等有害物质的有效阻隔；与此同时，柔软亲肤、天然抑菌，舒适性高。基于以上诸多特性，PLA基熔喷非织造材料可广泛应用于空气过滤、医疗防护、卫生保健、清洁擦拭、隔音吸声、农业等领域。

5 研究方向展望

PLA基熔喷非织造材料在以上诸多领域体现出优势和特点的同时，其柔韧性、耐热性、耐久驻极等问题也亟待解决，与此同时，多功能和高附加值提升也更有利于拓宽PLA基熔喷材料的应用领域。总体而言，随着纺织科技的进一步发展以及多学科的进一步交叉衍生，本文研究认为PLA基熔喷非织造在纤维亚微米及纳米化、多组分化、材料和工艺复合化、耐久驻极化、功能和智能化方面具有较大的研究和发展前景。

6 结束语

聚乳酸(PLA)作为近十年产业化最热门的生物基/生物可降解塑料之一，PLA基熔喷非织造材料获得了广泛的关注和长足发展，并实现了部分关键技术的突破。通过熔喷原料的设计(特别是国产熔喷用PLA的研发)、熔喷母粒改性及非织造材料的后整理，PLA基熔喷非织造材料在空气过滤、医疗防护、卫生保健、组织工程、清洁擦拭、吸油和保暖等领域实现了成功应用，并在纤维亚微米化及微纳化、多组分化、材料和工艺复合化、耐久静电驻极化，以及功能和智能化方向研究和发展具有巨大潜力。目前正处在后疫情时代，同时在“碳达峰、碳中和”“净土计划”目标的驱动下，更加严格的环保政策和方案将进一步细化、落实和推进，相信高性能、多功能的全生物可降解PLA基熔喷非织造材料及其制品将迎来进一步跨越式发展。

扫码报名 ↓ ↓ ↓ 

报名咨询 ↓ ↓ ↓