隨著石油基聚合物的廣泛使用，環(huán)境污染問題日益嚴峻。綠色低碳發(fā)展已成為全球關注的主題。在眾多生物基可降解材料中，聚乳酸（PLA）因其能夠在土壤中完全分解為水和二氧化碳而備受青睞。然而，PLA室溫下脆性較大，沖擊性能較差，限制了其廣泛應用。為了克服這一難題，許多研究者嘗試通過共混或復合的方法對PLA進行增韌，但這些方法往往導致PLA強度的下降。

本項目旨在通過熔噴技術構建一種“原位成纖”結構，以實現(xiàn)PLA材料的同時增強與增韌。熔噴技術是一種能夠高效制備亞微米至納米級超細纖維的技術，具有流程短、生產(chǎn)效率高、污染少等優(yōu)點。所制備的熔噴非織造材料輕質、蓬松、多孔、孔隙率高，適用于過濾、清潔、吸油、保暖等多個領域，同時實現(xiàn)了材料性能的顯著提升，具有重要的應用價值和社會效益。

二、原料與技術

為了獲得兼具高強度和高韌性的PLA熔噴材料，我們選擇了熔噴級PLA和PA11作為主要原料，并自制了PLA-g-(St-co-GMA)增容劑。通過反應性擠出法制備了PLA/PLA-g-(St-co-GMA)/PA11共混母粒，并進一步制備了熔噴纖維網(wǎng)。實驗結果表明，與純PLA熔噴纖維網(wǎng)相比，該共混體系表現(xiàn)出優(yōu)異的力學性能。

纖維直徑分布及表觀形貌：PLA-g-(St-co-GMA)的加入使得PLA/PLA-g-(St-co-GMA)/PA11共混熔體具有良好的均勻性。隨著PA11和PLA-g-(St-co-GMA)比例的增加，熔噴纖維的平均直徑從3.58 μm增加到5.24 μm，平均孔徑也有所提高，這是由于PA11以微纖形式存在于連續(xù)相基體PLA中。

拉伸力學性能：

不同比例PLA/PLA-g-(St-co-GMA)/PA11熔噴非織造材料的SEM圖像。

不同比例PLA/PLA-g-(St-co-GMA)/PA11熔噴非織造材料的拉伸性能曲線顯示，“原位成纖”結構的存在顯著提高了材料的整體拉伸力學性能。特別是對于PLA/PLA-g-(St-co-GMA)/PA11(70/15/15)熔噴材料，其強度、應力峰值伸長率和斷裂功分別比單一PLA熔噴材料提高了75.0%、243.4%和218.10%，顯示出更好的抗形變能力。

三、應用領域

熔噴PLA非織造材料因其獨特的物理特性，在多個領域展現(xiàn)出極大的應用潛力：

過濾：利用其高孔隙率和輕質蓬松的特點，可用于空氣和液體過濾。

清潔：適用于各種清潔用品，如擦拭布、濕巾等。

吸油：高效的吸油能力使其成為處理油污的理想選擇。

保暖：優(yōu)良的保溫性能使其適合制作保暖服裝和家居用品。

四、作品的創(chuàng)新點

本作品的主要創(chuàng)新點包括：

“原位成纖”結構：通過熔噴技術構建了一種“原位成纖”結構，使得分散相PA11在PLA基體中形成微纖，從而在不犧牲PLA強度的前提下對其進行了有效增韌。

直接加工可行性：采用熔噴紡絲方法實現(xiàn)“原位成纖”，便于后續(xù)加工，簡化了生產(chǎn)工藝。

五、實物展示與大賽成果

本作品參加了第十一屆“金三發(fā)·當盛”杯全國大學生非織造材料開發(fā)與應用雙創(chuàng)大賽，獲得了評審專家的高度評價。大賽旨在發(fā)掘優(yōu)秀設計開發(fā)人才，推動非織造材料領域的創(chuàng)新與發(fā)展，取得了豐碩的成果。

關于公布第十一屆“金三發(fā)﹒當盛”杯全國大學生非織造材料開發(fā)與應用雙創(chuàng)大賽獲獎結果的通知（2023-09-21）

第十一屆“金三發(fā)﹒當盛”杯全國大學生非織造材料開發(fā)與應用雙創(chuàng)大賽評審會召開（2023-08-28）

關于舉辦第十一屆“金三發(fā)·當盛”杯全國大學生非織造材料開發(fā)與應用雙創(chuàng)大賽的通知（2023-06-12）

通過此次大賽，我們希望這款增強增韌的PLA熔噴非織造材料能夠得到更廣泛的應用，為環(huán)保事業(yè)貢獻力量。