提高聚乳酸纖維強度的方法基本為兩種,分別是共聚改性和共混改性。
共聚改性是通過調節乳酸和其他單體的比例,直接改變聚乳酸分子結構,從而改變聚合物性能,或由第二單體提供聚乳酸以特殊性能。
共混改性作為增韌改性中重要的改性手段之一,不僅能因組分間協同效應而呈現出某些良好的性能,還能夠在材料生產加工中降低成本且簡便易行。金伯利-克拉克公司積極研究了聚乳酸纖維改性以提高其強度和韌性。
一種是包含至少一種含量為大約60%~99.9w%的聚乳酸和至少一種含量為大約0.1%~25w%的大環酯低聚物,使熱塑性組合物的結晶溫度達到60~130℃,大環酯低聚物在熔融加工過程中發生開環反應,因此轉化為低分子量線性結構,其可以容易地充當“成核劑”以改善聚乳酸的結晶性能,與起始聚乳酸相比,熱塑性組合物可以在更高的溫度和更快的結晶速率下結晶,這可以使熱塑性組合物更容易加工;
另一種是包含至少一種含量為大約75%~99w%的聚乳酸和至少一種含量為大約1%~25w%的聚醚共聚物,使熱塑性組合物具有10~55℃的玻璃轉變溫度,相距約60℃的結晶溫度與玻璃轉變溫度之間的溫度窗,從而改善熔噴纖維的硬度和可加工性;
可見,金伯利-克拉克公司在聚乳酸纖維改性提高其強度上做了重點布局,分別研究了其共聚改性和共混改性,相比于聚丙烯纖維,在橫向伸長性能上已比較接近。
通過以上專利分析可知,全球和在華的申請量總體上呈現增長趨勢,國外申請人的申請量集中度稍占優勢,國內申請人中企業類申請人占據了主導地位,呈現散點分布,缺乏系統布局,同時大專院校和科研院所也在該領域進行了適當的探索;
國內申請人與國外申請人的申請量占比基本持平,其中美國相對于日韓申請人對于聚乳酸熔噴布的研究更為活躍;
聚乳酸作為聚丙烯熔噴布的替代原料在纖維強度、駐極性能、抗菌性能技術上已經有所突破,隨著人們對環境保護意識的進一步增強以及石油等不可再生能源的日益匱乏,聚乳酸作為綠色材料將越來越受到關注。
金伯利-克拉克公司在提升聚乳酸纖維強度、3M公司在提升聚乳酸熔噴布尺寸穩定性方面做了一定布局,但還沒有形成壟斷優勢。
我國聚乳酸熔噴技術仍處于快速發展階段,在駐極、抗菌性能方面做了一些研究,但在纖維強度、過濾精度方面缺乏系統的專利布局。在進一步提升聚乳酸熔噴布強度、過濾精度方面,國內企業應該更加重視專利布局,聯合科研院所進行技術攻關,盡早實現聚乳酸熔噴布產業化,進一步降低對石油基樹脂聚合物的依賴。