立构复合聚乳酸弹性纤维的制备与性能研究

This project aims to develop a kind of soft, water resistant and heat resistant polylactide (SC-PLA) elastic fiber via the combination of block polymerization and stereocoplexation. We propose to synthesize poly(L-lactide) (PLLA) and poly(D-lactide) (PDLA) with different molecular weight by ring opening polymerization. Then, multiblock copolymers (PDMS-PLLA and PDMS-PDLA) with various block length will be prepared by copolymerization of polydimethylsiloxane (PDMS) with PLLA and PDLA, respectively. The stereocomplex polylactide (SC-PLA) elastomer will be prepared by blending PDMS-PLLA with PDMS-PDLA. Finally, the elastomer will be spun into fiber. We also propose to study the relationship between structure and properties of the fiber.

本项目拟结合嵌段聚合技术、立构复合技术开发一种柔软、耐水、耐热的聚乳酸弹性纤维。首先通过开环聚合合成不同分子量的聚左旋乳酸和聚右旋乳酸。然后将不同分子量的聚左旋乳酸和聚右旋乳酸分别与聚二甲基硅氧烷共聚制备不同链段长度的多嵌段聚左旋乳酸-聚二甲基硅氧烷、多嵌段聚右旋乳酸-聚二甲基硅氧烷。再将多嵌段聚左旋乳酸-聚二甲基硅氧烷与多嵌段聚右旋乳酸-聚二甲基硅氧烷共混制备立构复合聚乳酸-聚二甲基硅氧烷弹性体。最终将弹性体纺丝并研究纤维结构与纤维的加工性能、服用性能、染色性能之间的关系。

聚乳酸是一种源于可再生资源的可生物降解高分子材料，其良好的力学性能，热塑性等优点使在替代部分石油基塑料和纤维方面具有极大潜力。但是，聚乳酸性脆、不耐水不耐热使聚乳酸材料在加工和应用中遭遇极大挑战。我们针对聚乳酸的特点和以上关键问题，采用共聚改性、立构复合相结合的方法，通过引入柔性链段提高聚乳酸的韧性，通过立构复合提高其耐热性和耐水性，探索开发具备耐热耐水及韧性的聚乳酸材料。本项目的开展所取得的成果如下：（１）嵌段聚乳酸共聚物的合成与及性质研究。通过一步法合成了聚乳酸-聚丙二醇；原位交联聚乳酸-聚四氢呋喃共聚物的合成；原位支化聚乳酸-聚己内酯的合成及性质研究。研究发现，柔性链段的引入可以提高聚乳酸的韧性。研究表明，这类共聚物的合成具有方法简单且可抑制副产物丙交酯的生成。是一种成本低廉且有效的韧性聚乳酸合成方法。（２）原位聚合法制备立构复合聚乳酸微球。通过在聚乳酸端基上引入硅烷偶联剂，原位聚合制备了立构复合聚乳酸微球。研究发现，聚乳酸在原位缩合的时候能形成直径5微米左右的微球，为聚乳酸在药物传输、缓释方面提供了一种途径。（3）热诱导制备高分子量高结晶度的立构复合聚乳酸。研究发现，在降温过程中，高分子量聚乳酸在环境友好型溶剂尼龙酸二甲酯中容易形成立构复合晶体，在这个过程中午聚乳酸晶体的生成。溶剂的存在为高分子量的聚乳酸分子链运动提供了溶剂场，温度的降低促进了立构复合聚乳酸晶体的生成。为快速大面积制备高结晶度高分子量立构复合聚乳酸提供了一种简单易行的方法。