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源于植物的生物降解塑料-聚乳酸树脂(之1)

  • 2021.12.21 11:10:39
  • 米思米
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 聚乳酸(Polylactic AcidPLA 是一种由 100% 植物材料作为原材料的热塑性塑料,可以用于注塑成型、挤出成型或吹塑成型加工。此外,它是一种能够在不使用任何石油或化石类材料的情况下合成的塑料。此外,这种塑料具有优异的环境特性,当丢弃在土壤中时,可通过土壤中的微生物(菌群)以及由菌群产生的酶而完全生物降解为水 (H2O) 和二氧化碳 (CO2)

 虽然这种树脂的在10多年前就已经证实存在,但由于没有确立起工业化的批量生产方法,所以很少被应用于批量生产的成型制品。不过,陶氏化学与嘉吉在美国的合资企业嘉吉陶氏(Cargill Dow)已成功开发出聚乳酸的量产方法,并开始投放市场销售。目前,该公司已更名为Natureworks,并开展相关业务。

 如上所述,聚乳酸树脂的原料来源于植物。目前,是使用淀粉或糖(葡萄糖)进行生产。也就是说,玉米、土豆、甘蔗、甜菜等都可作为其原料。如果以淀粉为原料,当在淀粉中加入水时会发生称为水解反应的化学反应,淀粉转变为葡萄糖。这与咀嚼米饭(淀粉)时逐渐变甜的反应基本相同。

 然后,向葡萄糖中添加乳酸菌。乳酸菌在微生物的作用下,具有将糖类化学转化为乳酸(Lactic Acid)的能力。人体内也会自然合成乳酸成分,众所周知,当它在肌肉中积累时,会导致肩膀僵硬等。

 接下来,对乳酸进行脱水反应处理,可将乳酸转化为叫做丙交酯的物质。丙交酯有L-丙交酯和D-丙交酯两种,其中大部分是L-丙交酯。具体是变成L还是D,取决于乳酸菌的种类,不过目前已发现能产生D的菌种很少。

再然后,对丙交酯进行称为开环聚合的处理,至此,即可获得称为聚乳酸的塑料。

 聚乳酸是一种高分子、热塑性塑料。因此,它在加热时熔化、冷却时固化。玻璃化转变温度为57左右。也就是说,可以通过注塑成型等工艺,使用模具进行大量生产。

 通常对聚乳酸树脂进行注塑成型加工时,将模具温度设置为30-40左右即可执行注塑成型。如果具有一定经验的话,也可以进行专用的模具设计。但是,由于其成型制品的耐热温度在60左右,机械强度也不是很高,所以作为成型制品的应用领域仅限于能够满足这些条件的应用场景。这一材料也有透明的材料牌号。

 而经过众多公司的研发,耐热达到120级别的聚乳酸也已被投向市场。不过这些牌号的聚乳酸材料流动性差、脱模性极差,而且冷却时间长,所以在模具设计中必须予以注意。随着耐热牌号的出现,聚乳酸的应用范围显著扩大。目前已开始在各个领域对其应用产品进行探讨。

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