2021-11-09 1054 蘇州和塑美
PLA是最常見的可降解塑料之一。PLA(聚乳酸)是以生物發(fā)酵生產(chǎn)的乳酸為主要原料聚合得到的聚合物。單個的乳酸分子中有一個羥基和一個羧基,多個乳酸分子在一起,羥基與別的分子的羧基脫水縮合,羧基與別的分子的羥基脫水縮合,形成了聚乳酸。
PLA原料來源充分且可以再生,生產(chǎn)過程無污染,而且產(chǎn)品可以生物降解,使用后的PLA可以通過堆肥,在溫度高于55℃或富氧和微生物作用下降解為二氧化碳和水,實現(xiàn)在自然界中的物質(zhì)循環(huán),不會對環(huán)境產(chǎn)生影響,因此是理想的綠色高分子材料。
PLA還具有可靠的生物安全性、生物可降解性、良好的力學(xué)性能和易加工性,被廣泛用于包裝、紡織行業(yè)、農(nóng)用地膜和生物醫(yī)用高分子等行業(yè)。PLA的缺點是降解條件相對苛刻。
PLA制備主要有兩種方法,分別是丙交酯開環(huán)聚合法和直接縮聚法,工業(yè)上采用的主要是開環(huán)聚合法,產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)難點在于丙交酯的合成和純化。
(1)直接縮聚法又稱一步法,是指乳酸分子通過脫水縮聚反應(yīng)制備PLA的過程。該方法缺點在于反應(yīng)體系處在縮聚和解聚的動態(tài)平衡,體系黏度的逐漸增大導(dǎo)致去除副產(chǎn)物水的難度增加,無法及時排除的水會使反應(yīng)向聚合物解聚的方向進行,進而影響PLA分子量的提高。
同時,在高溫高真空度的反應(yīng)條件下,PLA也會發(fā)生解聚、帶色和消旋,降低產(chǎn)物性能。一步法生產(chǎn)PLA的生產(chǎn)流程短、成本低,但是由于PLA分子量難以得到有效提升,產(chǎn)品機械性能差,限制了其工業(yè)應(yīng)用。
(2)丙交酯開環(huán)聚合法又稱兩步法,是將乳酸先脫水生成低聚物,然后解聚生成丙交酯,再開環(huán)聚合制得PLA的過程,核心技術(shù)在于丙交酯的合成和純化。丙交酯的純化在整個開環(huán)聚合過程中至關(guān)重要,只有純度高的丙交酯才能用于合成分子量高、物理性能好的PLA。
兩步法涉及丙交酯的提純步驟,不僅工藝過程復(fù)雜、成本也較高,但是可以通過控制丙交酯的純度及反應(yīng)條件,實現(xiàn)生產(chǎn)高分子量及化學(xué)結(jié)構(gòu)可控、力學(xué)性能較好的PLA,因此是目前工業(yè)上應(yīng)用最多的方法。
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