PLA,源於自然,歸於自然

聚乳酸（PLA）是一種新型的生物基及可再生生物降解材料，使用可再生的植物資源（如玉米、木薯等）所提出的澱粉原料製成。

澱粉原料經由糖化得到葡萄糖，再由葡萄糖及一定的菌種發酵製成高純度的乳酸，再通過化學合成方法合成一定分子量的聚乳酸。

其具有良好的生物可降解性，使用後能被自然界中微生物在特定條件下完全降解，最終生成二氧化碳和水，不汙染環境，這對保護環境非常有利，是公認的環境友好材料。

隨著PLA在食品、醫藥、日用品等領域的普及應用，不僅有效緩解了地球能源危機，還顯著改善了環境汙染問題。

特 點

1. 原材料來源充足

生產聚乳酸的原料為玉米等可再生性資源，而無需採用石油、木材等珍貴的自然資源，因而對日漸枯竭的石油資源將起到很的保護作用，對於石油日漸吃緊的中國也有獨特的戰略意義。

2. 能耗低

在聚乳酸的生產過程中，它使用的能耗明顯低於PET、PA、PAN等石油基樹脂，只相當於後者的20-50％。

3. 可生物降解性

聚乳酸最大的特點就是具有優越的生物可降解性，被廢棄後可在自然界中分解為乳酸，最終水解為二氧化碳和水。通過植物的光合作用，二氧化碳和水又可變成澱粉，這樣在自然界中循環，形成生態平衡。用聚乳酸替代普通塑料可解決當今困擾全世界的白色汙染問題。

4. 優越的物理性能

聚乳酸具有優越的物理性能，在所有的生物可降解聚合物中熔點最高，且結晶度大、透明度，適用於吹塑、熱塑、拉絲等各種加工方法，可加工成聚乳酸薄膜、聚乳酸纖維等。 聚乳酸纖維的物理性能介於滌綸（PET纖維）和錦綸之間，但它熔點低，模量較，具有很的手感，其染色性、吸溼性、抗皺性都優於滌綸。因此也是製作服裝的理性原料。

5. 生物相容性

聚乳酸也具有優良的生物相容性，其降解物—L-乳酸能參與人體代謝，已被美國食品醫藥局（FDA）批准，可用作醫用手術縫合線、注射用膠囊、微球及埋植劑等。

製備方法

合成方法

總的來說，聚乳酸（PLA）的製備是以乳酸為原材料進行合成的。目前合成方法有很多種，較為成熟的是乳酸直接縮聚法，另一種是先由乳酸合成丙交酯，再在催化劑的作用下開環聚合。另外還有一種固相聚合法。

1)乳酸直接聚合法

直接聚合法早在20世紀30~40年代就已經開始研究，但是由於涉及反應中的水脫除等關鍵技術還不能得到很好的解決，所以其產物的分子量較低（均在4000以下），強度極低，易分解，沒有實用性。

日本昭和高分子公司採用將乳酸在惰性氣體中慢慢加熱升溫並緩慢減壓，使乳酸直接脫水縮合，並使反應物在220~260℃，133Pa下進一步縮聚，得到相對分子質量在4000以上的聚乳酸。但是該方法反應時間長，產物在後期的高溫下會老化分解，變色，且不均勻。

直接法的主要特點是合成的聚乳酸不含催化劑，因此縮聚反應進行到一定程度時體系會出現平衡態，需要升溫加壓打破反應平衡，反應條件相對苛刻。近幾年來，通過技術的創新與改進，直接聚合法取得了一定的進展，應該在不久的將來隨著技術的不斷成熟，能夠應用於工業化的大生產中去。

2)開環聚合法

開環聚合法是目前世界上用的較多的生產方法。早在20世紀中葉，杜邦公司的科研人員就用開環聚合法獲得了高分子量的聚乳酸。近年來，國外對聚乳酸合成的研究主要集中在丙交酯的開環聚合上。

德國的Boeheringer Zngelhelm 公司用此法生產的聚乳酸系列產品以商品名出現在市場上；美國Cargill公司用此法生產的聚乳酸經熔噴與紡粘後加工，開發了醫用無紡布產品；而我國能夠合成高分子聚乳酸的僅有中山大學高分子研究所等屈指可數的幾家。開環聚合多採用辛酸亞錫作引發劑，分子量可達上百萬，機械強度高，聚合分離兩步進行：

第一步是聚乳酸經脫水環化製得丙交酯；

第二步是丙交酯經開環聚合製得聚丙交酯；

但是這種開環聚合法在聚合的時候對催化劑的純度，單體的純度要求極高，即使是極微量的雜質也會使PLA的分子量低於10萬，而且聚合條件如溫度、壓力、催化劑的種類和用量、反應時間等等也會極大地影響PLA的分子量，所以高分子量PLA的合成是一個技術難點。

3)固相聚合法

這種方法是將直接聚合法得到的低分子量樹脂在減壓真空、溫度在Tg—Tm之間的條件下進行聚合反應得到，以提高其聚合度，增加分子量，從而提高材料強度和加工性能。

製備流程

我們主要說說較常用的開環聚合方法，它的製程大致是這樣的：

1)取材

將玉米等殼類作物碾碎後，從中提取澱粉，然後將澱粉製成未精化的葡萄糖。現在很多高技術已克服減去了碾碎的過程，直接從大量的農作物中提取原料。

2)發酵

以類似生產啤酒或酒精的方式來發酵葡萄糖，而葡萄糖發酵後變成類似於食物添加用於人體肌肉組織內中的乳酸。

3)中間型產物

將乳酸單體以特殊的濃縮製程，轉變成中間型產物——減水乳酸，即丙交酯。

4)聚合

丙交酯單體經過真空淨化後，再以一種不使用溶劑的溶解製程來完成開環的動作，使單體聚合。

5)聚合物修飾

由於聚合物的分子量與結晶度的不同，可使材料特性的變化空間很大，所以因不同應用的產品，將PLA做不同的修飾。

加工方式及應用

聚乳酸具有最良好的抗拉強度及延展度，聚乳酸也可以各種普通加工方式生產，例如：熔化擠出成型，射出成型，吹膜成型，發泡成型及真空成型，與目前廣泛所使用的聚合物有類似的成形條件，此外它也具有與傳統薄膜相同的印刷性能。

除了硬的聚乳酸，也開發出具彈性的聚乳酸，如此，聚乳酸就可以應各不同業界的需求，製成各式各樣的應用產品。聚乳酸產品的加工可利用普通塑料的生產技術，根據聚乳酸的特性，已經開發出聚乳酸的各式產品，包括薄膜、片材、纖維及繩帶類產品。

醫療器材：手術服,手術器具,醫藥容器.

紡織領域：纖維,紗線,無紡布

包裝領域：一次性包裝材料,垃圾袋,背心袋 ,平口袋,收縮膜,堆肥袋,雨衣等

文具領域： 文具系列

食品包裝材料

工業領域：注塑產品,電子元件,片材等

聚乳酸的出現不止於局限於工業界的改革，而且它將會導致家居日常生活上的重大變化。

分 解

聚乳酸的分解有兩個階段：經水解反應分解之後再靠微生物分解。

在自然環境中首先發生水解，然後，微生物 進入組織物內，將其分解成二氧化碳和水。在堆肥的條件下（高溫和高溼度），水解反應可輕易完成，分解的速度也較快。在不容易產生水解反應的環境下，分解過程是循序漸進的。

傳統石化原料會增加二氧化碳的釋放，但聚乳酸不會有此現象，在分解過程中產生的二氧化碳，可再次被使用成為植物進行光合作用所需的碳原子。

PLA原料製造的產品在一般大氣環境和儲存倉庫內並不會進行分解，在下列各條件都存在時候才會快速進行分解：

聚乳酸有著許多獨一無二的、在傳統生物可降解塑料領域找不到的特性，它安全、衛生、抗菌。利用這些優良 的特性，期望能擴大聚乳酸的用途。

預計在不久的將來，聚乳酸會取代以石油為基礎的傳統塑料，成為我們日常生活中必要的一部分。聚乳酸將帶領我們進入一個資源回收與再利用的社會。

文章來源丨包材商圈

圖片來源丨攝圖網

編輯丨小v

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