聚乳酸(Polylactic acid)又称聚丙酯,是以乳酸为主要原料聚合得到的聚酯类聚合物,是一种新型的生物基及可再生生物降解材料,使用可再生的植物资源(如玉米、木薯等)所提出的淀粉原料制成。淀粉原料经由糖化得到葡萄糖,再由葡萄糖及一定的菌种发酵制成高纯度的乳酸,再通过化学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条件下完全降解,最终生成二氧化碳和水,不污染环境,这对保护环境非常有利,是公认的环境友好材料。
聚乳酸的热稳定性好,加工温度170~230℃,有好的抗溶剂性,可用多种方式进行加工,如挤压、纺丝、双轴拉伸,注射吹塑。由聚乳酸制成的产品除能生物降解外,生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好,还具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性,因此用途十分广泛,可用作包装材料、纤维和非织造物等,目前主要用于服装(内衣、外衣)、产业(建筑、农业、林业、造纸)和医疗卫生、3D打印耗材等新兴领域。
PLA有很多的应用,可以在挤出、注塑、拉膜、纺丝等多领域应用。
挤出级树脂
挤出级树脂是PLA的主要的市场应用,主要用于大型超市里新鲜蔬果包装,该类包装已成为欧洲市场链中的重要一员;其次用于一些宣扬安全、节能、环保的电子产品包装上。在这些用途中PLA高透明度、高光泽度、高钢性等优点体现得淋漓尽致,已经是PLA应用的主导方向。另外,挤出级树脂在园艺上的应用也开始获得重视,在斜坡绿化、沙尘暴治理等领域已有所应用。
然而,PLA的挤出加工却并非易事,仅适合在一些先进的PET挤出成型机上进行加工,且挤出片材的厚度一般只在0.2-1.0mm范围。加工过程对水份含量及加工温度尤其敏感,挤出加工时,一般要求其水份含量要小于50ppm,这对设备的干燥系统和温控系统又提出了新的要求。加工过程中,如果没有适宜的结晶设备,边料的回收也是一大难题,这也正是市场上有大量PLA边角料在流通的原因。
注塑级树脂
在PLA的注塑的市场应用中,较为广泛的是改性后的树脂。尽管纯PLA有着高透明度、高光泽度等优点,但是其硬而脆、加工难度大且不耐热等缺点影响了它在注塑方面的应用。当然,化学、塑料工业界都一直致力解决这些问题。
而整体上,相对高昂的成本是阻碍PLA在注塑市场上广泛应用的最大原因。虽然纯树脂通过填充改性可以降低一些成本,但是在保证其性能的前提下,这一措施的作用也有限,如果需要在全生物降解这一前提之下改善PLA性能上的缺陷,比如耐热性能,成本则更高。
其他牌号树脂
双向拉伸膜是目前为止应用最成功的PLA膜,经过双向拉伸并热定型的PLA膜耐热温度可提高到90℃,正好弥补了PLA不耐高温这一缺陷。通过对双向拉伸取向及定型工艺的调整,还可以控制BOPLA膜的热封温度在70~160℃。这一优势是普通BOPET所不具备的。另外,BOPLA膜透光率达到94%,雾度极低,表面光泽度也非常好,该类膜可用于鲜花包装、信封透明窗口膜、糖果包装等等。
PLA无纺布中已经有应用的是纺粘无纺布,因为中国限塑令的实施,这一无纺布在用于购物袋的制作上较为热门。而吹膜、淋膜这两个领域则因为PLA本身的一些特性缺陷,应用情况还在进一步探索中,一些成功的应用案例是将PLA改性后使用。
心脏支架
可溶性聚乳酸支架旨在吸收现有器械的好处,而又不像金属支架那样留下“金属蜘蛛”,这种“蜘蛛图像”会出现在对病人拍摄X光片时,此时病人的冠状动脉完全支架化了。现有的支架不会收缩,并且不会随着动脉的自然运动而扩张。金属支架可引发致命的血栓,并且有可能会对未来的检测和手术产生干扰。