PLA,即聚乳酸,英文全称为Polylactic Acid或Polylactide,是α-羟基丙酸经过缩合反应所得的产物。它属于热塑性脂肪族聚酯的范畴,以其独特的化学结构和物理性质,在可降解材料领域中脱颖而出。
PLA的诞生可追溯至1932年,当时的在真空环境中直接将乳酸进行缩合,从而得到了这种聚合物。然而,由于所得聚合物的分子量较低且生产成本相对较高,PLA在当时并未能实现商业化生产。
直至1987年,PLA(英文全称为Polylactic Acid或Polylactide)开始大量涌入我们的日常生活,为各个领域带来变革。
PLA的单体原料为乳酸,其制备过程大致如下:首先,将玉米等壳类作物进行碾碎处理,从中提取出淀粉。随后,这些淀粉被转化为未精化的葡萄糖。之后,通过类似于啤酒或酒精的生产工艺进行发酵,葡萄糖在发酵过程中转化为乳酸。最终,经过提纯工艺的处理,即可得到纯净的乳酸单体,进一步用于PLA的制造。
PLA的聚合方法:
PLA的合成主要采用两种途径:
一、是乳酸直接缩聚法,
二、是丙交酯开环聚合法,后者也被称为二步法。
在实际应用中,二步法因其工艺成熟和适用性广而受到广泛采用。其具体步骤包括:首先,通过减压蒸馏将乳酸转化为丙交酯(LA);随后,以丙交酯为原料,借助引发剂的作用,在高温且高真空度的环境下反应数小时,最终得到PLA。
PLA材料性能及加工工艺:
PLA呈现浅黄色透明固体状态,具备良好的热稳定性,其加工温度范围在170~230℃之间。此外,PLA还展现出出色的抗溶剂性,这使得它可以通过多种方式进行加工,如挤压、纺丝、双轴拉伸以及注射吹塑等。
PLA单丝作为一种重要的3D打印材料,具有独特的优势。其浅黄色透明固体的形态,配合良好的热稳定性和适宜的加工温度范围,使得PLA单丝在3D打印领域展现出广泛的应用潜力。通过3D打印PLA单丝,可以轻松创建出各种形状和结构的制品,满足不同领域的需求。
PLA的广泛应用:
聚乳酸(PLA)作为一种新兴的生物降解材料,其应用广泛。它可以通过挤出、注塑、拉膜、纺丝等多种加工方式进行处理,且加工过程简便高效。正因如此,PLA在多个领域都找到了应用,包括食品包装、快餐饭盒、无纺布的制造,以及工业、民用和农用织物的制作,甚至在3D打印领域也大放异彩。
调查数据显示,PLA材料在食品包装和餐具领域的应用占比高达66%以上,远超其他领域。紧随其后的是医疗及个人护理领域,占比达到28%。聚乳酸,作为当前产业化最为成熟、产量位居前列、应用广泛且深入人心的生物基塑料,被业界普遍看好。其卓越的降解性能及环保特性,使得它有望在未来挑战石油基塑料的垄断地位,成为生物塑料领域的佼佼者。
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