聚乳酸是一種新型的生物基可降解材料,以可再生植物資源(如:玉米,秸稈)為原料,經糖化、發酵、聚合而成的高分子聚合物。農作物中的淀粉、纖維素、半纖維素等多糖經各種生物酶的作用分解為葡萄糖等單糖;然后通過生物發酵技術,利用微生物(例如乳酸菌)發酵,代謝出乳酸,經提純處理后,制得高純度L-乳酸;再利用化工合成技術,將高純度L-乳酸聚合成高分子量聚乳酸。

2020年,國家發展改革委、生態環境部聯合發布,《關于進一步加強塑料污染治理的意見》,引爆生物降解材料市場,PLA才逐漸為公眾所知。
近年來,隨著人們環保意識的不斷提高和各地限塑、禁塑政策的推行,生物基可降解材料行業也在不斷地發展,其中聚乳酸(PLA)的研究以及下游應用的擴展也備受矚目,日益成為應用開發最全,使用性能最好,最具應用前景的生物基可降解材料之一。我們總結了聚乳酸以下幾點優勢:
1.良好的加工性能
聚乳酸具有良好的加工性能,應用范圍廣,可以與傳統石油基塑料一樣,經擠出、拉伸、吹塑、吸塑、吹膜、淋膜、發泡、紡絲等各種工藝處理制備成不同的制品,加工溫度較低,且在加工過程中不需要添加任何助劑,生產成本低。
2.優秀的可降解性
PLA在常溫下較穩定,但在稍高的溫度環境、酸堿環境、微生物環境中容易迅速降解成CO2和水。因此可以通過控制環境和填料使PLA制品在有效期內能夠安全使用,廢棄后又能及時降解。
3.安全的生物相容性
PLA的合成單體L-乳酸是生物體(包括人)代謝途徑中常見的一種化學物質,生物體內也含有能夠代謝L-乳酸的酶,因此PLA具有極高的生物安全性,也有研究人員做過PLA動物體植入試驗,研究表明,PLA對動物體無毒性作用,且能夠在生物體內完成降解。
4.環保的綠色低碳材料
PLA的原料來自光合作用產生的可再生淀粉類原料(玉米、木薯、甘蔗等),可以實現“種植固碳-發酵排碳-生產排碳-分解排碳”的自閉環系統,能夠大幅減少當前石油路線生產塑料的碳排放。因此,在全球“碳戰略”的背景下,PLA相對于以傳統石化原料生產的樹脂具有“碳優勢”。
5.廣泛的應用領域
基于以上優勢,聚乳酸在多個領域中展現了其獨特的特色應用,且這一趨勢仍在不斷被挖掘中。
注塑方面:注塑類餐具多用于耐用性消費品,PLA通過改性后產品耐溫能達到100℃以上,因此聚乳酸可以通過注塑生產各類塑料制品,比較常見的像兒童餐具等。
片材吸塑方面:高透明片材類制品,原料以聚乳酸為主,耐溫一般在55℃左右;非透明片材類制品,原料需通過改性,實現高耐溫性,一般在100℃以上。
纖維方面:聚乳酸是新型的聚酯類材料,具有環保、無毒、可降解;抑菌、抗螨、防過敏;親膚、難燃、不回潮,以及抗紫外線等優越性能。聚乳酸織物尺寸穩定性好,有棉的舒適、粘膠的懸垂、滌綸的強度和真絲的手感,廣泛應用于服飾、家紡、衛材等領域,是目前非常有發展前景的“綠色纖維” 。
發泡方面:PLA發泡分為擠出發泡和珠粒發泡:餐飲包裝(餐盒、隔熱杯、泡面碗,其產品具有保溫、隔熱的特點)、冷鏈保溫包裝(用于冷鏈運輸、外賣保溫配送等,能生產可折疊紙箱,保溫效果好)、奢侈品、酒類等的內部緩沖包裝(產品支撐性好,比一般PET吸塑、卡紙、植物纖維模壓的產品緩沖防護效果好,而且包裝更輕,可以整體降低產品重量,從而節約成本)、商超包裝(聚乳酸發泡產品在商超生鮮包裝方面用途也比較廣泛,比如做肉類托盤,可以急凍、微波解凍、能吸水等;對于易碎產品還有很好的保護性能)。
膜類方面:膜袋料與PBAT共混(購物袋、垃圾袋等)添加比例越高的話,機械加工性能越穩定;膜袋克重越低,成本越低;膜袋光澤度、手感越好,強度更強;產品貨架期更長。
雙向拉伸模:通過原料及工藝的調整和控制,實現單向或雙向拉伸,以及熱切封合功能,產品有優異的透明性,具有極佳的展示性,廣泛應用于飲料瓶標、食品包裝、罐體包裝及電子產品等;同時也是可降解膠帶,煙膜的優質原料。此外,聚乳酸還可以開發生產聚乳酸多元醇,作為聚氨酯的原料。
總之,聚乳酸PLA的環保屬性與當今的環保意識相得益彰,未來,隨著技術的進一步革新和環保意識的不斷提高,聚乳酸PLA前景無限。