聚乳酸(PLA)是一种新型的生物降解材料,它以乳酸为主要原料聚合得到,是一种聚酯类聚合物。这种材料具有良好的生物可降解性,使用后能被自然界中的微生物完全降解,最终生成二氧化碳和水,不会对环境造成长期的污染,因此,被认为是一种环境友好的材料。
PLA的生产原料主要是从玉米、木薯、甘蔗等草本植物中获取的淀粉和糖分,通过细菌发酵制得乳酸,再经过聚合形成聚乳酸。整个生产过程不涉及任何有害物质的参与,符合国家“十二五”规划中提倡的生物制造技术产品。
PLA纤维是以玉米、小麦、甜菜等含淀粉的农产品为原料,经过发酵生成乳酸,再通过缩聚和熔融纺丝制成。这种纤维不仅原料可种植、易种植,而且废弃物在自然界中可以自然降解,燃烧时不会散发毒气,不会造成污染,是一种可持续发展的生态纤维。PLA纤维具有优良的加工性能和广泛的应用前景,适用于各种时装、休闲装、体育用品和卫生用品等。
PLA材料在包装领域的应用也十分广泛,其生物降解性使得它能够在土壤中迅速分解,最终转化为水和二氧化碳。这种材料具有良好的透气性、透氧性及隔离气味的特性,是唯一具有优良抑菌及抗霉特性的生物可降解塑料。此外,PLA材料在生产过程中使用的能源和水资源较少,有助于减少碳排放,对减缓全球气候变化具有重要意义。
总之,聚乳酸(PLA)作为一种可生物降解的热塑性塑料,其制造和使用对环境产生的影响主要表现在生物可降解性、环境友好性、减少碳排放、改善土壤质量以及提高生物多样性等方面。这种材料不仅有助于保护环境,还支持可持续发展,是一种具有重要环境意义的材料。
与传统塑料和其他可降解塑料相比,PLA性能优异体现为以下几点:
01、生物降解性
聚乳酸因其主链上有大量酯键-COOR,是有机物中最容易断裂的化学键,故易于降解。PLA 在堆肥条件下8~25周即可降解,即使在自然条件下3~5年也会完全降解,而传统塑料降解的时间在百年以上;
02、安全性
PLA来源于植物,主要是玉米、蔗糖等制成乳酸,而乳酸本就是人体内的单体,故食物安全性很高;
03、原油替代性
降低对石油资源的依赖,是资源优化的方向;
04、减碳特性
减碳特性,2021年工信部《“十四五”工业绿色发展规划》中明确提出将聚乳酸作为绿色低碳材料推广。同时,与其他可降解材料相比,PLA 本身材料性能优异,具有硬度高、力学性能好、透明度高、成本低等特点。
PLA制备方法对比:
目前,PLA的合成路线主要有两种:
一种是直接缩聚法(“一步法”/“直接法”),即将乳酸在高温低压下直接脱水缩聚。该工艺生产工艺简单、成本低,但制成的PLA分子量较低,不能满足下游产品对PLA材料机械性能、耐久性等方面的需求。
另一种是丙交酯开环聚合法(“两步法”/“间接法”),第一步是将乳酸进行脱水酯化,制得乳酸低聚物,再将乳酸低聚物环化制得丙交酯,并对丙交酯进行提纯得到高纯度丙交酯;第二步是将丙交酯进行开环聚合,即可得到纯聚乳酸。该工艺是目前PLA生产主流工艺路线。
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