據(jù)日本《纖維和工業(yè)》最近報道,，生物質(zhì)聚合物不是石油等化石資源，而是采用以植物等可再生資源為出發(fā)物資的生物工藝制得的聚合物材料,，從成為地球溫暖化原因的大氣中二氧化碳的減少,、依賴石油的社會擺脫觀點考慮，是引人注目的材料,。近年來,，采取天然高分子的化學轉(zhuǎn)換、由從可再生資源的單體化學合成制得的生物質(zhì)聚合物和以從可再生資源制造的有機化合物為碳源開發(fā)微生物產(chǎn)生的生物質(zhì)聚合物,。在這些生物質(zhì)聚酯當中,，聚乳酸和微生物產(chǎn)生聚酯，因為是熱可塑性高分子,，一直作為最容易的材料期待實用化,。下面介紹聚乳酸和微生物產(chǎn)生聚酯的纖維化、薄膜化的現(xiàn)狀,。
1,、 耐熱性聚乳酸纖維
聚乳酸是以淀粉為主的生物量為出發(fā)物質(zhì)、采用由發(fā)酵和化學合成的化學生物工藝合成的脂肪族聚酯,。它是來自可再生資源的素材,，加水分解速度較低，引人注目,，期待作為纖維和薄膜或注射成形品的利用,。
聚乳酸因為是玻璃化溫度在室溫以上的熱可塑性聚酯，采用與PET纖維同樣的熔融紡絲法可以得到力學性質(zhì)優(yōu)良的纖維,。但與PET和PA相比,，因為熔點低，作為服裝纖維使用受到影響,。作為根本解決這一問題的方法,，期待對聚L－乳酸（PLLA）和作為鏡像異性體的聚D－乳酸（PDLA）的等量混合物發(fā)現(xiàn)的立體復合物（SC）的利用。
PLLA,、PDLA單獨結(jié)晶的熔點約180℃,，眾所周知，SC約235℃,，耐熱性提高很大,?？墒牵捎萌廴诨旌戏ɑ旌细叻肿恿康腜LLA和PDLA時,，不僅是SC,，而在于發(fā)現(xiàn)PLLA或PDLA單獨結(jié)晶的趨勢。由這種混合得到的纖維也混存兩者的結(jié)晶,，為了使SC發(fā)現(xiàn),，采用高溫度進行熱處理，力學性質(zhì)顯著降低,。
京都工藝纖維大學纖維科學中心李在昌博士,、山根秀樹教授將等量的PLLA和PDLA以PLLA,、PDLA單獨結(jié)晶的熔點和立體復合物的熔點之間的溫度進行混合,，進而在SC的熔點以上進行熔融紡絲,，成功地得到了只具有SC結(jié)晶結(jié)構(gòu)的優(yōu)良力學性質(zhì)的耐熱性纖維,。熔融紡絲的混合纖維為非晶性，在低倍率牽伸后也保持非晶性,，但在高牽伸倍率,，與PLLA,、PDLA的結(jié)晶同樣的角度顯示出寬的WAXD結(jié)晶性反射,。表示這種結(jié)晶性反射的纖維，即使在張力下進行140－180℃的熱處理,，也不溶解,，而迅速顯示出高定向SC的WAXD圖像。另外,，與采用單獨熔融混合調(diào)制的混合物得到的纖維不同,，由于用高溫度熱處理，強度,、彈性模量進一步增大,。
2、 微生物產(chǎn)生聚酯的熔融紡絲
聚（［R］－3－羥基丁酸酯）[P（3HB）]及其共聚物是由自然環(huán)境中的微生物從糖和植物油生物合成的熱可塑性脂肪族聚酯,。因為是由生物進行的生物合成,，是天然高分子的一種，而給于微生物的碳源能夠從可再生資源得到,，而被看作是生物質(zhì)聚合物之一,。
P（3HB）均質(zhì)化聚合物的熔點約180℃，與聚乳酸大體上同等,，在脂肪族聚酯中具有比較高的熔點,。但是，因為（P（3HB）的玻璃化溫度在室溫以下,，結(jié)晶化速度也極低,，所以在從熔融狀態(tài)到室溫的進行冷卻時,，幾乎不能結(jié)晶化就變?yōu)榉蔷б后w。在這種狀態(tài),，如果進行結(jié)晶化,，就變成由粗大球晶集合體構(gòu)成的硬而脆的纖維，促進分子定向的牽伸工藝等的塑性變形非常困難,。進而,，在成形后引起二次結(jié)晶化，纖維物性也逐漸變化,。
關(guān)于P（3HB）熔融紡絲的報告,，1999年由Gordeyev等的報告指出，采取熔融紡絲和熱處理成功地制造出了纖維,。Schemack等的報告指出,，用2000－3500m/min牽伸、熱處理所紡絲的纖維,，得到了拉伸強度330MPa,、拉伸彈性模量7.7GPa的纖維。李在昌博士,、山根秀樹教采取將較低純度的P（3HB）熔融紡絲,，施行牽伸、熱處理,，得到了拉伸強度310MPa,、拉伸彈性模量7.8GPa的纖維。另外,，采取高速牽伸急冷高純度的P（3HB）紡絲線得到的非晶纖維,，進而施行第2階段的牽伸、熱處理,，得到了拉伸強度425MPa,、拉伸彈性模量5.3GPa的纖維。Iwata等使用由遺傳基因組換菌合成的超高分子量P（3HB）,，由從非結(jié)晶開始的2段牽伸,、熱處理，成功地制造出了具有拉伸強度1.3GPa,、拉伸彈性模量18.1GPa,、破壞牽伸為35％的這種驚異力學性質(zhì)的纖維。而且,，又以低溫使從具有由野生株制得的中等程度分子量的P（3HB）得到的非晶纖維結(jié)晶化,，進一步牽伸、熱處理得到了具有高強度,、高彈性模量的纖維,。
另一方面,，采取共聚成分的導入嘗試了改善P（3HB）硬而脆的性質(zhì)。石川縣工業(yè)試驗場,、東京工業(yè)大學,、阿克隆大學聯(lián)合小組進行了添加可塑劑和結(jié)晶核劑的3－羥基丁酸和3－羥基戊酸的共聚物P（3HB－co－3HV）的熔融紡絲，由紡絲線的加熱和牽伸,、熱處理,，得到了具有良好力學性能的纖維。另外,，Tanaka等采取將以低溫使其結(jié)晶化的纖維在Tg直上牽伸,，以60℃進行熱處理，得到了高強度纖維,。李在昌博士,、山根秀樹教進一步對由含有長側(cè)鏈成分共聚物熱履歷引起的結(jié)晶化狀態(tài)變化進行了研究。3－羥基丁酸和3－羥基己酸的共聚物P（3HB－co－3HH）的熔點,，因為由3HH成分引起的結(jié)晶化障礙,，隨著3HH組成增加而降低，但發(fā)現(xiàn)如果將P（3HB－co－3HH）從作為P（3HB）均質(zhì)聚合物熔點的180℃以下的溫度進行冷卻,，就顯著促進結(jié)晶化,。從P（3HB－co－3HH）的結(jié)晶化峰值溫度和熔融溫度的關(guān)系可以看出，如果從P（3HB）均質(zhì)聚合物溶解峰值以下的溫度冷卻,，P（3HB－co－3HH）的結(jié)晶化溫度就與熔融溫度的下降一起上升,。以此結(jié)果為基礎(chǔ)，用比較低的溫度進行P（3HB－co－3HH）的熔融紡絲和牽伸,，成功地制成了具有良好力學性質(zhì)的細復絲。
3,、 微生物產(chǎn)生聚酯的高性能薄膜化
以微生物產(chǎn)生聚酯纖維化同樣的方法適用于薄膜成形較困難,，極脆的薄膜牽伸困難。李在昌博士,、山根秀樹教授報告指出,，對由加熱壓縮成形和熱處理得到的球晶集合體組成的P（3HB－co－3HH）薄膜施加滾子延伸，薄膜就變得柔軟,，一軸及二軸延伸都可能,。滾子延伸約2倍的薄膜能夠10倍以上的一軸延伸，隨著一軸延伸倍率的增加,，強度,、彈性模量也增大。一軸延伸薄膜的定向狀態(tài)不是單純的一軸定向性,，而是在一軸延伸方向上存在c－軸定向的結(jié)晶和分布在c－軸薄膜平面法線周圍的2種結(jié)晶,。另外,，發(fā)現(xiàn)高延伸薄膜在結(jié)晶層間的分子伸長具有之字狀結(jié)構(gòu)的ß晶。另一方面,，滾子延伸后的二軸延伸薄膜,，隨著二軸延伸倍率增加，強度也增大,，但拉伸彈性模量降低,，其力學性質(zhì)在二軸延伸低倍率時滾子延伸的影響殘存較強，MD（滾子延伸方向）和TD力學性質(zhì)不同,，隨著延伸倍率的增加,，拉伸方向的異方性逐漸消失。
4,、 結(jié)語
生物質(zhì)聚合物期待著對一般用途的利用,，前面敘述了聚乳酸和微生物產(chǎn)生聚酯的纖維化、薄膜化現(xiàn)狀,。一般,，只用市售的聚L－乳酸不能達到的高耐熱性采用聚L－乳酸和聚D－乳酸的混合就能夠達到。采用這里敘述的混合法也可以得到加熱成形耐熱性聚乳酸薄膜,。而且,，一直成形非常困難的微生物產(chǎn)生聚酯也詳細地研究了材料本來的物理性質(zhì)，利用它就能夠成形具有良好力學性質(zhì)的纖維和薄膜,。
今后,，聚乳酸和微生物產(chǎn)生聚酯經(jīng)過進一步的研究開發(fā)，不僅作為環(huán)境應對材料,，而且也期待確立作為高性能材料的地位,。（生物谷Bioon.com）
