聚乳酸是一種新型的生物基可降解材料,以可再生植物資源(如:玉米,秸稈)為原料,經(jīng)糖化、發(fā)酵、聚合而成的高分子聚合物。農(nóng)作物中的淀粉、纖維素、半纖維素等多糖經(jīng)各種生物酶的作用分解為葡萄糖等單糖;然后通過生物發(fā)酵技術(shù),利用微生物(例如乳酸菌)發(fā)酵,代謝出乳酸,經(jīng)提純處理后,制得高純度L-乳酸;再利用化工合成技術(shù),將高純度L-乳酸聚合成高分子量聚乳酸。
PLA的起源可以追溯到1932年,當時的科學(xué)家在真空中嘗試將乳酸聚合,但是,由于產(chǎn)物分子量小且成本高昂,這一技術(shù)未能商業(yè)化。直到1987年,某某公司開始探索新的PLA生產(chǎn)方法,并于2001年與某某公司合資成立企業(yè),進行商業(yè)化生產(chǎn)聚乳酸,PLA開始逐步進入我們生活中的方方面面。
我國的聚乳酸行業(yè)起步較晚,2020年,國家發(fā)展改革委、生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合發(fā)布,《關(guān)于進一步加強塑料污染治理的意見》,引爆生物降解材料市場,PLA才逐漸為公眾所知。
近年來,隨著人們環(huán)保意識的不斷提高和各地限塑、禁塑政策的推行,生物基可降解材料行業(yè)也在不斷地發(fā)展,其中聚乳酸(PLA)的研究以及下游應(yīng)用的擴展也備受矚目,日益成為應(yīng)用開發(fā)最全,使用性能最好,最具應(yīng)用前景的生物基可降解材料之一。
關(guān)于在環(huán)保政策不斷加強,各類生物基可降解材料層出不窮、群雄逐鹿的背景下,PLA為何能夠頻繁出圈的問題,小編認為可能有如下5個方面的原因。
1、良好的加工性能
聚乳酸具有良好的加工性能,應(yīng)用范圍廣,可以與傳統(tǒng)石油基塑料一樣,經(jīng)擠出、拉伸、吹塑、吸塑、吹膜、淋膜、發(fā)泡、紡絲等各種工藝處理制備成不同的制品,加工溫度較低,且在加工過程中不需要添加任何助劑,生產(chǎn)成本也低。
2、優(yōu)秀的可降解性
PLA在常溫下較穩(wěn)定,但在稍高的溫度環(huán)境、酸堿環(huán)境、微生物環(huán)境中容易迅速降解成CO2和水。因此可以通過控制環(huán)境和填料使PLA制品在有效期內(nèi)能夠安全使用,廢棄后又能及時降解。
3、安全的生物相容性
PLA的合成單體L-乳酸是生物體(包括人)代謝途徑中常見的一種化學(xué)物質(zhì),生物體內(nèi)也含有能夠代謝L-乳酸的酶,因此PLA具有極高的生物安全性,也有研究人員做過PLA動物體植入試驗,研究表明,PLA對動物體無毒性作用,且能夠在生物體內(nèi)完成降解。
4、環(huán)保的綠色低碳材料
PLA的原料來自光合作用產(chǎn)生的可再生淀粉類原料(玉米、木薯、甘蔗等),可以實現(xiàn)“種植固碳一發(fā)酵排碳一生產(chǎn)排碳一分解排碳”的自閉環(huán)系統(tǒng),能夠大幅減少當前石油路線生產(chǎn)塑料的碳排放。因此,在全球“碳戰(zhàn)略”的背景下,PLA相對于以傳統(tǒng)石化原料生產(chǎn)的樹脂具有“碳優(yōu)勢”。
5、廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域
基于以上優(yōu)勢,聚乳酸在多個領(lǐng)域中展現(xiàn)了其獨特的特色應(yīng)用,且這一趨勢仍在不斷被挖掘中。
注塑方面:注塑類餐具多用于耐用性消費品,PLA通過改性后產(chǎn)品耐溫能達到100℃以上,因此聚乳酸可以通過注塑生產(chǎn)各類塑料制品,比較常見的像兒童餐具等。
片材吸塑方面:高透明片材類制品,原料以聚乳酸為主,耐溫性較差,一般在55℃左右;非透明片材類制品,原料需通過改性,實現(xiàn)高耐溫性,一般在100℃以上。
纖維方面:聚乳酸是新型的聚酯類材料,具有環(huán)保、無毒、可降解;抑菌、抗螨、防過敏;親膚、難燃、不回潮,以及抗紫外線等優(yōu)越性能。聚乳酸織物尺寸穩(wěn)定性好,有棉的舒適、粘膠的懸垂、滌綸的強度和真絲的手感,廣泛應(yīng)用于服飾、家紡、衛(wèi)材等領(lǐng)域,是目前最具發(fā)展前景的“綠色纖維” 。
發(fā)泡方面:PLA發(fā)泡分為擠出發(fā)泡和珠粒發(fā)泡:餐飲包裝(餐盒、隔熱杯、泡面碗,其產(chǎn)品具有保溫、隔熱的特點);冷鏈保溫包裝(用于冷鏈運輸、外賣保溫配送等,能生產(chǎn)可折疊紙箱,保溫效果好);奢侈品、酒類等的內(nèi)部緩沖包裝(產(chǎn)品支撐性好,比一般PET吸塑、卡紙、植物纖維模壓的產(chǎn)品緩沖防護效果好,而且包裝更輕,可以整體降低產(chǎn)品重量,從而節(jié)約成本);商超包裝(聚乳酸發(fā)泡產(chǎn)品在商超生鮮包裝方面用途也比較廣泛,比如做肉類托盤,可以急凍、微波解凍、能吸水等;對于易碎產(chǎn)品還有很好的保護性能)。
膜類方面:膜袋料與PBAT共混(購物袋、垃圾袋等),添加比例5%—30%,添加比例越高的話,機械加工性能越穩(wěn)定;膜袋克重越低,成本越低;膜袋光澤度、手感越好,強度更強;產(chǎn)品貨架期更長。
雙向拉伸模:通過原料及工藝的調(diào)整和控制,實現(xiàn)單向或雙向拉伸,以及熱切封合功能,產(chǎn)品有優(yōu)異的透明性,具有極佳的展示性,廣泛應(yīng)用于飲料瓶標、食品包裝、罐體包裝及電子產(chǎn)品等;同時也是可降解膠帶,煙膜的優(yōu)質(zhì)原料。此外,聚乳酸還可以開發(fā)生產(chǎn)聚乳酸多元醇,作為聚氨酯的原料。
總之,聚乳酸PLA的環(huán)保屬性與當今的環(huán)保意識相得益彰,未來,隨著技術(shù)的進一步革新和環(huán)保意識的不斷提高,聚乳酸PLA前景無限。
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