聚乳酸树脂(Poly Lactic Acid, PLA)是一种以100%植物淀粉和糖为原料的植源性树脂,是一种不使用任何石油基原料的环保合成树脂。而且,这一树脂具有在废弃后能够被土壤中天然存在的细菌(微生物)酶完全生物降解为水(H2O)和二氧化碳(CO2)的奇妙特性。水和二氧化碳通过植物的叶绿体,经光合作用回归为淀粉和糖。换言之,聚乳酸树脂只需半永久性地改变碳的形态即可实现循环,可作为理想的碳中和环保材料得到应用。
然而,尽管这种优秀的树脂在2005年的日本爱知世博会上惊艳亮相,却并没有能够以超出预期的速度在全社会范围内普及。究其原因,主要是因为材料价格比聚丙烯和聚苯乙烯高出3~4倍,出于经济原因,只被应用在很少一部分塑料产品上。不过,随着2020年以来聚乳酸原料的供应能力增长,原材料价格明显开始下降,再加上量产效应的影响,其成本正在稳步走低。另一方面,石油基树脂的原材料价格因中东地区冲突风险而上涨,聚乳酸与石油基树脂的价差趋向于2倍范围内。阻碍聚乳酸进入市场的原材料价格因素正在因此而逐步消失。
今后,我们将进入一个技术性问题日益突出的阶段。
聚乳酸面临的主要技术问题如下所示。
课题1 耐热性低(实用耐热温度为60~70℃)
课题2 流动性差(熔体流动速率只有2左右)
课题3 阻气性低
课题4 透明性不足
目前,正在研究和开发各种方法来解决这些问题。例如,为了提高耐热性,可通过纳米复合天然矿物以增加其结晶度,通过这一方式将实用耐热温度提升至130℃的树脂已在市场上销售。这就是100%天然原料的聚乳酸树脂。
此外,为了克服流动性差的缺点,通过使用阀门浇口,使得薄壁成型产品的注塑成型也成为可能。此外,采用超临界微细发泡注塑成型技术可以让流动性得到飞跃式的提升,并且还允许对相当薄的成型产品进行注塑成型加工。
着色方面,市场上也可采购到使用天然材料进行着色的可生物降解墨水。
通过融合各种创意,在一次性容器、文具以及日用品等领域中,聚乳酸的应用必将迎来迅速增长。