主要特性 |
PLA是聚乳酸的英文简写,全写为:polylactic acid 生物降解塑料概述 生物降解塑料是指在土壤、沙土等自然条件下,与微生物作用降解成为二氧化碳、水等小分子的塑料材料。 生物降解塑料按原料来源分为生物基生物降解塑料、石化基生物降解塑料及由以上两种混合得到的降解塑料。生物基生物降解塑料是以农作物、树木、其它植物等可再生物质为原料制成的,主要包括聚乳酸(PLA)、聚羟基烷酸酯(PHA)、淀粉基塑料等;石化基生物降解塑料是以石化原料通过化学合成工艺得到,主要包括聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚丁二酸/己二酸丁二醇酯(PBSA)、聚对苯二甲酸/己二酸丁二醇酯(PBAT)、聚己内酯(PCL)、脂肪族聚碳酸酯(PPC)等。 完全生物降解塑料主要是由天然高分子(如淀粉、纤维素、甲壳质)或农副产品经微生物发酵或合成具有生物降解性的高分子制得,如热塑性淀粉塑料、脂肪族聚酯、聚乳酸、淀粉/聚乙烯醇等均属这类塑料。 PBAT,是为是柔性的和坚韧的已知无规共聚物。这使得它适合与其他组合的可生物降解具有高模量和强度,但都很聚合物脆。这允许用于生产共混共聚物的可能潜在替代工业标准的塑料与环境安全和可生物降解塑料,将无害消失在很短的时间量。 显著之所以使用PBAT为柔性恭维其它聚合物是它将保留生物可降解性; 只要两个共聚物可降解,混合共聚物也将降低。
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主要应用 |
PLA 是目前应用最广的生物降解塑料材料,其产品强度较高,但成膜性较差,适宜于片材、合金、纤维。而PBAT 产品延展性、抗撕裂性能良好,成膜性能良好。终端产品通常是由PLA 和PBAT 树脂共混改性而成。 生物降解材料聚乳酸类的应用前景 人类在21世纪的最大课题之一是保护环境.橡胶、塑料和合成纤维虽然与人类的生活密切相关,但大多不能自然分解,其废弃物会造成白色污染. 自20世纪6o年代以来,人们开始研究和开发生物可降解聚合物及其制品,以保护环境.20世纪90年代末刚刚实现工业化的聚乳酸(Poly—lactic Acid,PLA)是其中 最有发展前景的一种 目前多种已被人们开发和利用的可降解材料中聚乳酸(PLA)是受关注程度较高一种。聚乳酸(polylactic acid,以下简称PLA)是属于 脂肪族聚酯中最重要的一种可生物降解环境友好的高分子材料,其单体原料乳酸可通过发酵玉米等粮食作物大规模制取,因而能完全摆脱对石油资源的依赖 ;PLA材料具有优良的可生物降解性,在自然环境中,在细菌、水等的作用下,能完全降解为二氧化碳和水,对环境无害,可以彻底解决“白色污染”等问题。PLA是热塑性聚合物,具有强度大、模量大等优点,能通过如挤出、模塑、浇注成型、熔纺、液纺、吹塑等传统的加工方法进行成型加工各种形状的产品 PLA具有优良的生物相容性、生物可降解性,最终的降解产物是二氧化碳和水,不会对环境造成污染同时PLA具有较高的拉伸强度、压缩模量,但质硬,韧性较差,缺乏柔性和弹性,极易弯曲变形。这些缺点都限制了它的应用 PLA材料作为21世纪公认的环保、可持续发展的绿色材料,世界各国均将其作为通用塑料替代产品进行深入的探索和开发,其用途及应用领域也必将越来越宽广 一
1在临床骨科中的应用 由于生物降解聚酯可在体内降解,无需二次手术取出,故在临床骨科中被作为一种内固定材料广泛应用。 2在药物缓释系统中的应用 生物可降解乙交酯和丙交酯的无规共聚物(PLGA)为载体 3医用手术缝合线 用生物降解聚酯制得的手术缝合线无须二次取出,且与肌体有良好的相容性,能自行降解。 4骨折固定材料 因不锈钢金属材料的强度和韧性远大于人体骨,而且力学性能不能随骨愈合过程动态地变化,出现了医学上“应力遮蔽”现象,导致骨折部位的骨质疏松和自身骨退化。PLA类生物降解材料可以克服钢板的了这两点缺陷 5组织工程材料,组织工程是指应用生命科学和工程原理及方法,构建一个生物装置来维护、增进人体细胞和组织的生长,以恢复受损组织和器官的功能 二
工农业方面 聚乳酸材料具有韧性好的特点成建筑用的薄膜和绳索、纸张塑膜等;渔业用渔网、海带养殖网、鱼线等;造纸业用的包装材料等; 聚乳酸还可用作土壤、沙漠绿化保水材料、农药化肥缓释材料等。据称,这种生物塑料,具有世界上优质的自身阻燃性,而不需用卤素或磷基阻燃剂,能广泛用于各种电子产品 它不仅能用于计算机的外壳,还可用于高温下工作的设备(如液晶投影机等) PLA韧性好,适合加工成高附加值薄膜,用于代替目前易破碎的农用地膜。此外还用于缓释农药、肥料等,不仅低毒长效,还可在使用几年后自动分解,而且不污染环境。 三 日用杂品方面
聚乳酸还可用作纸代用品、纸张塑膜、包装薄膜、食品容器、生活垃圾袋、化妆品的添加成分等。日本岛津公司使用普通的塑料注射模具设备加工各种餐具如杯、碟、碗、筷、盆等生活用品。我国福州首次将PLA制造成一次性饭盒和食品包装袋。 聚乳酸塑料还可用作林业、水产用材和土壤、沙漠绿化的保水材料。寇士军等[2 利用PLA和聚乙醇酸的共混物进行复合纺丝,得到一种生物降解复合纤维。 四 包装行业的应用
在欧洲和北美,聚乳酸包装材料用于超市产品包装。聚乳酸具有生物可降解塑料的基本特性,在使用过后可以被安全处置,不会产生任何有害物质,此外聚乳酸还具有与传统薄膜相同的印刷性能,因此PLA在包装材料领域具有广阔的应用前景。 五 服装领域的应用在服装方面
可作成纱、织物、编织物、非织造布等,具有可染性和生物相容性,制成的织物有丝般的光泽和手感,有优异的悬垂性和很好的滑爽性,不刺激皮肤,对人体健康,穿着舒适,尤其适合于内衣和运动衣
聚乳酸应用前景展望 PLA类材料以其优良的性能使人们对其研究的热情旷日持久,各种研究不断深入。其潜在价值是毋庸置疑的,但其缺点也大大阻碍了其大规模的应用。针对尚存问题,今后的研究工作将从以下几方面展开:继续改进PLA的合成工艺条件,生产出高分子量和超高分子量的聚合物,并简化和缩短工艺流程,降低材料的生产成本。用新聚乳酸作为生物医用高分子,具有良好的生物相容性、降解性和生物吸收性,已在手术用缝合线、医疗固定材料、卫生用品等医学领域占据非常重要的地位。又因为其良好的降解性能,广泛应用到包装、农业和快速消费品等领域。聚乳酸作为石油为原料的塑料和化学纤维的替代品,将有着更加广泛的应用潜力及市场前景。 相信在不久的将来,在国内外研究人员的共同努力下,聚乳酸及其改性 产物将会在生物医药方面展现出广阔的应用前景。
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