PLA,即聚乳酸,英文全稱為Polylactic Acid或Polylactide,是α-羥基丙酸經過縮合反應所得的產物。它屬于熱塑性脂肪族聚酯的范疇,以其獨特的化學結構和物理性質,在可降解材料領域中脫穎而出。
PLA的誕生可追溯至1932年,當時的在真空環境中直接將乳酸進行縮合,從而得到了這種聚合物。然而,由于所得聚合物的分子量較低且生產成本相對較高,PLA在當時并未能實現商業化生產。
直至1987年,PLA(英文全稱為Polylactic Acid或Polylactide)開始大量涌入我們的日常生活,為各個領域帶來變革。
PLA的單體原料為乳酸,其制備過程大致如下:首先,將玉米等殼類作物進行碾碎處理,從中提取出淀粉。隨后,這些淀粉被轉化為未精化的葡萄糖。之后,通過類似于啤酒或酒精的生產工藝進行發酵,葡萄糖在發酵過程中轉化為乳酸。最終,經過提純工藝的處理,即可得到純凈的乳酸單體,進一步用于PLA的制造。
PLA的聚合方法:
PLA的合成主要采用兩種途徑:
一、是乳酸直接縮聚法,
二、是丙交酯開環聚合法,后者也被稱為二步法。
在實際應用中,二步法因其工藝成熟和適用性廣而受到廣泛采用。其具體步驟包括:首先,通過減壓蒸餾將乳酸轉化為丙交酯(LA);隨后,以丙交酯為原料,借助引發劑的作用,在高溫且高真空度的環境下反應數小時,最終得到PLA。
PLA材料性能及加工工藝:
PLA呈現淺黃色透明固體狀態,具備良好的熱穩定性,其加工溫度范圍在170~230℃之間。此外,PLA還展現出出色的抗溶劑性,這使得它可以通過多種方式進行加工,如擠壓、紡絲、雙軸拉伸以及注射吹塑等。
PLA單絲作為一種重要的3D打印材料,具有獨特的優勢。其淺黃色透明固體的形態,配合良好的熱穩定性和適宜的加工溫度范圍,使得PLA單絲在3D打印領域展現出廣泛的應用潛力。通過3D打印PLA單絲,可以輕松創建出各種形狀和結構的制品,滿足不同領域的需求。
PLA的廣泛應用:
聚乳酸(PLA)作為一種新興的生物降解材料,其應用廣泛。它可以通過擠出、注塑、拉膜、紡絲等多種加工方式進行處理,且加工過程簡便高效。正因如此,PLA在多個領域都找到了應用,包括食品包裝、快餐飯盒、無紡布的制造,以及工業、民用和農用織物的制作,甚至在3D打印領域也大放異彩。
調查數據顯示,PLA材料在食品包裝和餐具領域的應用占比高達66%以上,遠超其他領域。緊隨其后的是醫療及個人護理領域,占比達到28%。聚乳酸,作為當前產業化最為成熟、產量位居前列、應用廣泛且深入人心的生物基塑料,被業界普遍看好。其卓越的降解性能及環保特性,使得它有望在未來挑戰石油基塑料的壟斷地位,成為生物塑料領域的佼佼者。
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