聚乳酸材料在一次性卫生用品领域的应用现状与发展趋势

任杰（教授） 同济大学

聚乳酸材料是低碳环保的绿色材料，来源天然，废弃后可降解，是区别于传统石油基材料的意义之一，PLA在生产过程中的碳利用率极高，每吨PLA的碳排放总量不到PP的10%，是具有双碳意义的生物可降解材料。

聚乳酸Polylactic Acid（PLA），是一种脂肪族聚酯。单体原料为乳酸，它一般是将玉米、木薯、甜高粱和秸秆等植物为原料，发酵提纯后得到乳酸，再通过乳酸聚合生成聚乳酸材料。聚乳酸材料具有生物可降解性，在一定堆肥条件下，可以降解为二氧化碳和水。

聚乳酸的优势在于其单体原料L-乳酸是人体内源性活性物质，聚乳酸制品对人体无毒，不排斥并可被人体吸收，被制成医用组织骨架材料和医药载体而安全地用于人体内，获得美国FDA认证，早期被应用在生物医药领域。

生物基材料是指利用可再生的生物质资源加工生产的材料及其制品。生物降解材料是指一定自然条件下可以被微生物分解的材料。典型的生物降解塑料如图1所示。

图1 典型的生物降解塑料

聚乳酸作为成本较低的生物基降解材料，应用领域广阔，市场容量巨大，同时产业化和应用技术成熟度高，且市场认知度高。

2015—2020年，我国化学纤维工业总产量由4,872万t增长到6,025万t，整体呈上升趋势。生物基化学纤维具有绿色环保、原料可再生以及生物降解等优良特性，有助于解决全球经济社会发展所面临的资源和能源短缺等问题，生物基化学纤维有望实现对石油基化学纤维的替代。

聚乳酸长丝纱线是由多根长单丝经过拉伸、加捻或者变形工序制成的纤维集合体。通过改变聚乳酸长丝的生产工艺、生产路线，可以生产出很多品种的聚乳酸长丝。

聚乳酸短纤是将聚乳酸高真空下干燥预处理后通过螺杆挤出机纺丝。聚乳酸短纤维纱线是由若干根聚乳酸短纤维（十几根到几十根，直至上百根），加工成连续、细长、纤维间结合紧密，具有一定的强力、弹性等力学性能的产品，可以用于制线、制绳、织布、针织和刺绣等。

乳丝的优势在于优良的吸湿排汗功能，是涤纶纤维的8倍。同时具备生态抑菌性，可以平衡人体微环境，有助于有益菌生长、抑制有害菌繁殖，维护人体健康。具有去污性能，容易洗涤不易变黄，极低的吸湿性能，平衡含水率只有0.4%～0.6%，优于涤纶等纤维。极限氧指数LOI达到26，是所有纤维里阻燃性能最好的纤维。纤维的卷曲回弹性达到95%，明显好于其他任何化纤。纤维在燃烧时不会产生毒气。完全可降解性，埋入土壤中6～12个月即可降解成CO2和水。不同类别（锦纶、涤纶，PLA、粘胶、棉纤维、蚕丝、羊毛）纤维的性能如表1所示。

表1 不同类别纤维的性能

聚乳酸纤维通常可用于生产水刺非织造布、热风非织造布、纺粘非织造布、熔喷非织造布等。由于采用聚乳酸纤维生产的材料表面呈弱酸性，有维护有益菌稳定、抑制有害菌生长的作用，而且具有生物可降解性，因此在一次性卫材领域应用广泛。

● 聚乳酸水刺非织造布

特点：1.柔性缠结，不影响纤维原有特征，不损伤纤维；
2.外观更接近传统纺织品；
3.强度高，低起毛性；
4.高吸湿性，快速吸湿；
5.手感柔软，悬垂性好；
6.外观花样多变；
7.生产流程长，占地面积大；
8.设备复杂，能耗大，水质要求高。

产品应用：1.医用卫生护理用品（手术服、手术罩布、医用包扎材料、伤口敷料、医用纱布)；
2.服装衬基布；
3.涂层基布；
4.电子行业高级抹布；
5.化妆棉；
6.湿巾；
7.口罩包覆材料等。

● 聚乳酸热风非织造布

特点：1.具有蓬松度高、弹性好；
2.手感柔软；
3.保暖性强；
4.透气透水性高。

产品应用：1.婴儿尿片和妇女卫生巾面层、底层材料；
2.药膏基布；
3.衣服内衬；
4.口罩；
5.厚型产品用于生产防寒服、被褥、婴儿睡袋、床垫、沙发垫等；
6.高密度的热熔粘合产品，可用于生产过滤材料、隔音材料、减震材料等。

● 聚乳酸纺粘非织造布

特点：1.纤网由连续长丝组成；
2.优良的拉伸强力；
3.工艺变化较多，可采用多种方法加固；
4.长丝纤度变化范围宽。

产品应用：1.土工布，簇绒地毯基布，涂层底布，医卫材料，用即弃产品的包覆材料等；
2.过滤材料，衬里材料，簇绒地毯基布，农用材料，包装材料等。

● 聚乳酸熔喷非织造布

特点：1.纤网由极细的较短纤维组成；
2.纤网均匀度好，手感柔软；
3.过滤性能和吸液性能良好；
4.纤网强度较差。

产品应用：1.过滤材料；
2.医疗卫生用材料；
3.服装材料；
4.电池隔膜材料；
5.擦拭材料。

● 应用

1.女性卫生用品：采用生物医用级材料使产品更亲肤，材料表面呈弱酸性可以抑制有害菌的生长使产品更健康，废弃后经过堆肥，可分解成CO2和水，更环保。女性卫生巾面层可采用水刺、热风或者热轧打孔聚乳酸或聚乳酸复合材料非织造布；
导流层可采用水刺、热风或者热轧打孔聚乳酸或聚乳酸复合材料非织造布；
吸收芯体可采用绒毛浆吸收芯体或者复合芯体；
底层防漏膜采用聚乳酸底膜。

2.婴儿护理用品，例如婴儿纸尿裤，采用亲肤的非织造布表层，其弱酸性可以中和尿液中碱性刺激，避免“红屁股”和过敏的情况产生，深受妈妈们的喜爱。

3.成人失禁用品：人口老龄化趋势下，成人失禁用品的市场正在打开。聚乳酸面层的成人失禁用品更加透气、亲肤，可以减少尿液与皮肤的直接接触时间，减少褥疮发生的可能。

4.防疫用品：口罩、一次性防护服、消毒湿巾、过滤材料等。聚乳酸材料生产的防护用品具有更好的抑菌性、亲肤性和环保性，废弃后可以在堆肥条件下完全降解成CO2和水，更具环保性。

聚乳酸非织造布材料的未来发展方向一定是不同工艺之间的组合创新，此外如何改善可纺性、增强实用性和降低成本也是需要关注的重点，同时要立足于非织造布不同的应用领域需求及其自身特点进行技术创新。