聚乳酸PLA也叫聚丙交酯,原料为乳酸,主要由玉米淀粉等生物质资源合成,是生物基生物降解塑料的代表之一。PLA的合成主要有3种途径:一是乳酸直接缩合;二是将乳酸合成丙交酯,再催化开环聚合;三是固相聚合。国内PLA的合成路线大多以第二种途径为主。
目前,全球PLA产能约为28万吨/年,表观消费量约为16万吨/年。国外PLA产能约为23万吨/年,消费量约为13万吨/年,主要生产企业为美国NatureWorks公司和荷兰TotalCorbion公司。
国内PLA在产能约为5万吨/年,表观消费量超过3万吨/年。
这么多聚乳酸企业投产,能满足“禁塑令”带来的传统塑料市场的空缺吗?还是会像熔喷布一样,很快走向产能过剩?
PLA是最受国内外研究关注的生物降解材料之一,医用、包装和纤维是其三大热门应用领域。PLA以天然来源的乳酸为主要原料,具有很好的生物降解性和生物相容性,其生命周期对环境的负荷明显低于石油基材料,被认为是最有发展前途的绿色包装材料。
可生物降解塑料是指在一定条件下,能被微生物本身或微生物的分泌物降解成低分子量物质的一种材料。美国食品药品管理局规定,除了生物降解塑料和极少的水降解塑料可用于食品包装领域外,其他如光降解塑料或光、生物双降解塑料都未能满足作为食品包装材料的规定。
聚乳酸(PLA)经废弃后在自然条件下可完全分解为二氧化碳和水,具有良好的耐水性、力学性能、生物相容性,可被生物吸收,对环境无污染。
同时,PLA也具有良好的机械性能。它具有高抗击强度、良好的柔韧性和热稳定性,可塑性、加工成型性,不变色,对氧气和水蒸气具有较好的透过性,同时又有着良好的透明性,防霉变、抗菌,使用寿命达2~3年。
包装材料较为重要的性能指标是透气性,根据材料的透气性的不同能确定这种材料在包装中的应用领域。有些包装材料要求对氧气具有透气性,以供给产品足够的氧气;有些包装材料在材质上要求其对氧气具有阻隔性,如作为饮料等包装则要求材料,能阻止氧气进入包装内从而达到抑制霉菌生长的作用。
PLA具有阻气、阻水性、透明性及良好的可印刷性。
PLA具有良好的透明度和光泽度,其优异的性能与玻璃纸及PET相当,这是其它可降解塑料所没有的性能。PLA的透明度和光泽度是普通PP薄膜的2~3倍,是LDPE的10倍。
其高透明性使得用PLA作包装材料外形美观。如用于糖果包装,目前,市场上很多糖果包装都采用了PLA包装薄膜。
这种包装薄膜的外观和使用性能与传统糖果包装膜相近,具有高的透明性,极好的扭结保持性、可印刷性和强度,还具有优异的阻隔性,能更好地保留糖果的香味。
PLA可以制成具有较高的透明性、良好的阻隔性、优异的加工成型性及力学性能的薄膜制品,可用于果蔬软包装。
它能给果蔬创造适宜的贮藏环境,维持果蔬的生命活动,延缓衰老,保持果蔬的色、香、味和外观。
但在应用于实际食物包装材料时,还需要进行一些改性以适应食物自身的特点,从而达到更好的包装效果。
例如,在具体实践中,实验发现混合薄膜要比纯薄膜好。
何依谣分别用纯PLA薄膜及PLA复合薄膜包装西兰花,并于(22±3)℃条件下贮藏,定期测试了西兰花在贮存期间各项生理生化指标的变化。
结果表明:PLA复合薄膜对西兰花常温贮藏的保鲜效果较好,能够使包装袋内形成有利于调控西兰花呼吸代谢的湿度水平和气调环境,较好地维持了西兰花的外观品质,使其原有风味口感得到了很好的保留,从而将西兰花的常温货架期延长了23天。
PLA可作为组织工程支架材料,通过在PLA支架上培养细胞,细胞慢慢生长分化为组织、器官,与此同时,PLA支架材料慢慢降解,这一技术已经在皮肤、血管的研究上取得进展。
总结上面举到的PLA在包装领域的主要应用,我们会发现,PLA作为一种新型的纯生物基材料具有很大的市场运用前景,其良好的物理特性以及材料本身的环保性必然会使得PLA在未来得到更广泛的运用。
但PLA材料应用于包装材料方面时,还有很多性能需要进一步改善,如降解性、韧性、耐热性、阻隔性、导电性等。另外,目前居高不下的原材料价格也是限制PLA材料广泛运用的一个重要因素,还需要进一步优化PLA的生产工艺,降低材料成本,提高其作为包装材料的竞争力。
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