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新材料技术

需求背景

聚乳酸(英文全称：polylacticacid，简称PLA)纤维，使用的原料聚乳酸来源于植物，非化石燃料，其纤维具有可自然降解性，同时具有类似真丝光泽和手感，具有一定吸水性，是一种很好的纤维材料，发展潜力巨大。现有技术中，聚乳酸短纤的生产方法鲜有报道，技术能力还很有限，生产出来的聚乳酸短纤的断裂强度往往都较大，使得聚乳酸短纤硬度都偏高，手感差。自然掩埋后降解时间都较长，甚至出现部分无法降解的情况，致使产品的有效推广形成了阻碍。

需解决的主要技术难题

1. 原料问题：乳酸的品质对PLA的合成和性能有着重要影响。如果使用纯净的乳酸为原料，那么提纯乳酸的流程可能比较长，增加了生产成本。同时，乳酸发酵过程中涉及的糖类及蛋白质等杂质都必须除去，以防止对PLA产品的性能产生不良影响。
2. 聚合反应控制问题：直接缩聚法虽然能得到接近理论产率的聚乳酸，但反应条件较为苛刻，需要精确控制温度、压力、催化剂等反应条件，否则可能导致聚合反应不完全或产物分子量分布不均。
3. 分子量控制问题：通过直接缩聚法合成的聚乳酸分子量通常较低，无法满足高分子量聚乳酸（如可降解的手术缝线用）的需求。提高分子量通常需要采用更复杂的合成路线或者使用更高级的反应条件，这又增加了制备的难度和成本。
4. 生物相容性问题：作为生物材料，PLA需要具有良好的生物相容性以避免对生物体产生不良影响。这需要在合成过程中控制杂质含量、选择合适的加工条件，以及进行必要的后处理等。
5. 成本问题：虽然直接缩聚法较间接缩聚法成本较低，但总体来说PLA的生产成本仍然较高，限制了其在生物材料等领域的应用。进一步的研究需要探索更低成本的合成方法和原料来源。

期望实现的主要技术目标

1. 优化制备工艺：研究PLA短纤的制备工艺，包括熔融纺丝或湿法纺丝等，通过改进工艺参数和条件，提高PLA短纤的制备效率和产品质量。
2. 降低成本：通过优化原料选择、制备工艺和生产流程，降低PLA短纤的制造成本，提高产品的市场竞争力。
3. 增强可降解性：研究PLA短纤在自然环境中的降解性能，通过改进分子结构、添加生物降解剂等方法，提高PLA短纤的可降解性和降解速率。
4. 提高强度和韧性：通过优化纤维的制备工艺和分子结构，提高PLA短纤的强度和韧性，以满足不同领域的需求。
5. 拓展应用领域：通过改进PLA短纤的性能和开发新的应用领域，拓展其市场应用范围，满足不同行业的需求。
6. 增强环保性：在PLA短纤的制备过程中，采用环保原料和绿色工艺，减少对环境的污染和资源浪费。
7. 开发多功能性：通过在PLA短纤中引入特殊成分或进行表面改性等处理，开发具有抗菌、抗静电、自修复等功能的多功能PLA短纤。
8. 提高生产效率：通过引入自动化和智能化生产设备和技术，提高PLA短纤的生产效率，降低生产成本。
9. 加强稳定性：研究PLA短纤在不同环境条件下的稳定性，通过改进分子结构、添加稳定剂等方法，提高PLA短纤在不同环境中的稳定性和使用寿命。
10. 促进交流合作：加强与国内外研究机构和企业之间的交流与合作，共同推动PLA可降解短纤的制备技术和发展。

处理进度