聚乳酸（PLA）是目前應(yīng)用范圍最廣、最具商業(yè)前途的生物基可降解材料，但其結(jié)晶速度和結(jié)晶能力不足。導(dǎo)致后續(xù)加工應(yīng)用難度增加，限制了PLA進一步廣泛應(yīng)用。針對PLA樹脂材料的這一缺點，普立思生物科技通過獨特的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計和聚合工藝的改進，開發(fā)出了“具有自成核能力”的快速結(jié)晶PLA材料。

01結(jié)晶結(jié)構(gòu)

PLA結(jié)晶主要有ɑ、β和γ三種晶型。不同晶型的形成與加工工藝以及熱處理工藝密切相關(guān)。ɑ晶型可從熔體和溶液中結(jié)晶得到，β晶型可在高的拉伸速率和拉伸溫度下得到，γ晶型可在六甲基苯上外延生長得到。

PLA在加工的熔融冷卻過程中主要形成ɑ型球晶，是三種晶型中是最常見和最穩(wěn)定的。ɑ球晶的尺寸從微米到毫米級。球晶在成長過程中由于徑橫向生長的不均衡性，通常會有明顯的內(nèi)部應(yīng)力產(chǎn)生。當球晶尺寸大到一定程度時，不僅晶體界面連結(jié)變?nèi)?，而且?yīng)力累積到一定程度也會導(dǎo)致球晶內(nèi)部產(chǎn)生裂紋，顯著降低材料韌性。這也是產(chǎn)業(yè)界一直致力于控制PLA結(jié)晶尺寸的主要原因。

02結(jié)晶度

作為一種典型的半結(jié)晶高分子材料，PLA結(jié)晶度和結(jié)晶結(jié)構(gòu)對材料耐熱影響很大。非晶態(tài)和結(jié)晶度<25%時，PLA材料維卡軟化溫度＜80℃；結(jié)晶度大于30%、結(jié)晶結(jié)構(gòu)完善的PLA，材料維卡軟化溫度可達120℃以上。

03結(jié)晶能力及改善

由于分子鏈本身物理特性的原因，純PLA結(jié)晶速度較慢，常規(guī)加工工藝得到的制品的結(jié)晶度較低，導(dǎo)致材料耐熱不足。

通過調(diào)整PLA分子結(jié)構(gòu)、分子量及分子量分布、提高材料光學(xué)純度、加入成核劑或增塑劑、改善加工工藝，都能提高PLA結(jié)晶速度。以添加成核劑為例，目前有多種市售成核劑能顯著改善PLA的成核能力。但是，這些方法常存在加工控制難度高、增加客戶加工工序、加工難度大等不足。

針對行業(yè)這一難題，普立思公司通過分子結(jié)構(gòu)設(shè)計直接在聚合過程中引進有機成核分子嵌段，開發(fā)出具備自成核能力的快速結(jié)晶PLA樹脂，結(jié)晶速率得到很大的提升（如圖三所示），可用于紡絲、耐熱制件的注塑以及吸塑成型等領(lǐng)域。

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