在石油资源日益短缺、环境污染日趋严重的今天,聚乳酸作为一种优良的再生资源,因其良好的生物相容性和降解性,受到人们的密切关注。然而聚乳酸的耐热性较差、结晶速率慢、使其应用范围受到了一定的限制。聚左旋和聚右旋乳酸共混制备出的聚乳酸立构复合物,不但熔点得到大幅度提高,还保留了聚乳酸本身所具有的优良特性。本课题组在之前的研究发现等比例的聚左旋乳酸(PLLA)和聚右旋乳酸(PDLA)在高温条件下进行熔融共混时,成核剂(TMC-306)和增塑剂(PEG)的协同作用使共混物中只有立构复合型聚乳酸(sc-PLA)晶体形成而没有同型晶(hc-PLA)存在。本文在前期研究的基础上,采用添加PEG和TMC-306与PLLA/PDLA共混熔融纺丝,并对初生纤维进行一定的后处理(热拉伸和热定型)研究,制备出高耐热立构复合型聚乳酸纤维,以促进聚乳酸纤维产业的发展。研究聚乳酸的流变性能对选择合适的熔融纺丝加工工艺具有指导意义。本文采用高级旋转流变仪对LD、LDT、LDP、LDTP四组共混熔体的流变性能进行了探究。结果表明,四组样品都属于假塑性非牛顿流体,剪切速率和温度对熔体的流动性影响较大,在纺丝过程中应该合理控制剪切速率和温度。PEG对PLLA/PDLA的流动性有促进作用,而TMC-306对PLLA/PDLA的流动性有抑制作用;同时添加PEG和TMC-306时,由于PEG的促进作用和TMC-306的抑制作用相互抵消使得PLLA/PDLA共混熔体的流动性能与纯的PLLA/PDLA的流动性能非常接近。总体来说,无论是单独添加PEG和TMC-306,还是同时将二者加入的PLLA/PDLA中共混,所得的共混熔体都具有较好的可纺性。以聚乳酸的流变性分析结果为指导选择适当的纺丝工艺参数,并对熔融纺丝制备的四组聚乳酸初生纤维做XRD、DSC和力学性能测试。结果显示,各初生纤维样品中都形成了含量较高的sc-PLA,加入PEG和TMC-306的样品对应的sc-PLA的熔融焓变值均比PLLA/PDLA纤维样品的焓变值大,同时加入PEG和TMC-306的纤维,由于PEG和TMC-306协同作用,结果sc-PLA熔融焓值最大。此外,PEG的加入使得PLA纤维的断裂伸长率增大,断裂强度和初始模量都减小,TMC-306的加入则使PLA纤维的断裂伸长率减小,断裂强度和初始模量都增大;而同时加入PEG和TMC-306的LDTP纤维的断裂伸长率、断裂强度和初始模量都介于LDP纤维和LDT纤维之间,但都比LD纤维样品的要高。然后对四组聚乳酸初生纤维在70℃温度下做了不同倍数(2,3,4倍)的热拉伸处理,并对拉伸后的纤维做了DSC、力学性能和声速取向测试。结果显示拉伸外力作用会使聚乳酸纤维分子链或链段沿外力方向取向,取向诱导结晶,但过度拉伸又会造成晶体中晶粒结构破坏,使得晶体熔融焓值减小;随着拉伸倍数的增加纤维的断裂强度和模量都增大,断裂伸长率减小。此外,成核剂TMC-306能提高聚乳酸纤维材料的力学强度,使聚乳酸纤维变得硬而脆;增塑剂PEG则降低聚乳酸纤维的力学强度;同时加入PEG和TMC-306后,由于TMC-306作用效果占主导而使得聚乳酸纤维的力学强度提高。接着对拉伸后的纤维在不同温度(140,160,170,180℃)下热定型处理30min,DSC和XRD测试结果显示,随着热定型温度的升高各组分纤维的hc-PLA晶体热焓值减小,sc-PLA晶体热焓值增大,当热定型温度达到170℃时,各组纤维只在220℃附近出现了较大的sc-PLA晶体的熔融峰,hc-PLA熔融峰消失。同时,力学性能测试结果显示随着热定型温度的升高纤维的断裂强度呈下降趋势,断裂伸长率呈先增大后减小的趋势(热定型温度超过170 ℃后减小),未经热定型处理的纤维的力学性能明显比热定型处理过的聚乳酸纤维好。最后对经过3倍热拉伸和170℃热定型处理的PLLA、LD和LDTP聚乳酸纤做水解稳定性、热氧化分解以及耐热性测试,结果表明:在不同溶液介质中三组PLA纤维的降解趋势相同,在降解前期质量损失增大较快,随着降解时间的延长,不同降解介质中纤维减损质量逐渐趋于平缓;纤维在酸性溶液中降解最快,去离子水中降解居中,在磷酸缓冲液中降解最慢。在PLLA/PDLA共混体系中同时加入PEG和TMC-306的LDTP纤维样品的耐氧化降解性能得到较大程度的改善;LD和LDTP纤维的织物耐热性较PLLA纤维织物提高约20℃。