聚乳酸(Polylactic acid)又稱聚丙酯,是以乳酸為主要原料聚合得到的聚酯類聚合物,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)所提出的淀粉原料制成。淀粉原料經(jīng)由糖化得到葡萄糖,再由葡萄糖及一定的菌種發(fā)酵制成高純度的乳酸,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,使用后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,不污染環(huán)境,這對保護環(huán)境非常有利,是公認的環(huán)境友好材料。
聚乳酸的熱穩(wěn)定性好,加工溫度170~230℃,有好的抗溶劑性,可用多種方式進行加工,如擠壓、紡絲、雙軸拉伸,注射吹塑。由聚乳酸制成的產(chǎn)品除能生物降解外,生物相容性、光澤度、透明性、手感和耐熱性好,還具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性,因此用途十分廣泛,可用作包裝材料、纖維和非織造物等,目前主要用于服裝(內(nèi)衣、外衣)、產(chǎn)業(yè)(建筑、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、造紙)和醫(yī)療衛(wèi)生、3D打印耗材等新興領域。
PLA有很多的應用,可以在擠出、注塑、拉膜、紡絲等多領域應用。
擠出級樹脂
擠出級樹脂是PLA的主要的市場應用,主要用于大型超市里新鮮蔬果包裝,該類包裝已成為歐洲市場鏈中的重要一員;其次用于一些宣揚安全、節(jié)能、環(huán)保的電子產(chǎn)品包裝上。在這些用途中PLA高透明度、高光澤度、高鋼性等優(yōu)點體現(xiàn)得淋漓盡致,已經(jīng)是PLA應用的主導方向。另外,擠出級樹脂在園藝上的應用也開始獲得重視,在斜坡綠化、沙塵暴治理等領域已有所應用。
然而,PLA的擠出加工卻并非易事,僅適合在一些先進的PET擠出成型機上進行加工,且擠出片材的厚度一般只在0.2-1.0mm范圍。加工過程對水份含量及加工溫度尤其敏感,擠出加工時,一般要求其水份含量要小于50ppm,這對設備的干燥系統(tǒng)和溫控系統(tǒng)又提出了新的要求。加工過程中,如果沒有適宜的結晶設備,邊料的回收也是一大難題,這也正是市場上有大量PLA邊角料在流通的原因。
注塑級樹脂
在PLA的注塑的市場應用中,較為廣泛的是改性后的樹脂。盡管純PLA有著高透明度、高光澤度等優(yōu)點,但是其硬而脆、加工難度大且不耐熱等缺點影響了它在注塑方面的應用。當然,化學、塑料工業(yè)界都一直致力解決這些問題。
而整體上,相對高昂的成本是阻礙PLA在注塑市場上廣泛應用的最大原因。雖然純樹脂通過填充改性可以降低一些成本,但是在保證其性能的前提下,這一措施的作用也有限,如果需要在全生物降解這一前提之下改善PLA性能上的缺陷,比如耐熱性能,成本則更高。
其他牌號樹脂
雙向拉伸膜是目前為止應用最成功的PLA膜,經(jīng)過雙向拉伸并熱定型的PLA膜耐熱溫度可提高到90℃,正好彌補了PLA不耐高溫這一缺陷。通過對雙向拉伸取向及定型工藝的調(diào)整,還可以控制BOPLA膜的熱封溫度在70~160℃。這一優(yōu)勢是普通BOPET所不具備的。另外,BOPLA膜透光率達到94%,霧度極低,表面光澤度也非常好,該類膜可用于鮮花包裝、信封透明窗口膜、糖果包裝等等。
PLA無紡布中已經(jīng)有應用的是紡粘無紡布,因為中國限塑令的實施,這一無紡布在用于購物袋的制作上較為熱門。而吹膜、淋膜這兩個領域則因為PLA本身的一些特性缺陷,應用情況還在進一步探索中,一些成功的應用案例是將PLA改性后使用。
心臟支架
可溶性聚乳酸支架旨在吸收現(xiàn)有器械的好處,而又不像金屬支架那樣留下“金屬蜘蛛”,這種“蜘蛛圖像”會出現(xiàn)在對病人拍攝X光片時,此時病人的冠狀動脈完全支架化了。現(xiàn)有的支架不會收縮,并且不會隨著動脈的自然運動而擴張。金屬支架可引發(fā)致命的血栓,并且有可能會對未來的檢測和手術產(chǎn)生干擾。