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    行業資訊

    生物降解袋中的PLA是如何制得的?

    久信達發布于:2021-08-25文字:【大】【中】【小】
    在日本,PLA已通過抗霉性測試和食品衛生法370號的衛生安全性確認。由于農林水產省和經濟產業省食堂中的食品器具導入試驗(2003年11月~2005年3月,及2004年3~4月)的成功,及愛知世博(2005年日本國際博覽會)會場中的作為各種食品器具的主要材料的實用性和再生性得到證實,PLA今后在食品器具和生鮮食品用發泡片材等方面的發展十分值得期待。

    因為聚乳酸(PLA)具有不對稱碳而具有光學活性,PLA也是由L-單體,然后采用開環聚合制備聚乳酸,是目前最常用的試驗方法和工業制備方法,具體的材料來源、制備方法、應用領域和生物降解的循環如圖一所示。


    聚乳酸綠色塑料的生物循環鏈

    聚乳酸綠色塑料的生物循環鏈 圖一

    PLA是以淀粉發酵發制得的L-乳酸為原料,再經化學聚合法合成的。所以是介于微生物產生類和化學合成類之間的高分子物質。玉米、馬鈴薯等的淀粉酶促進水解生成D-葡萄糖,再經乳酸發酵生成L-乳酸,然后再把L-乳酸加熱縮聚生成乳酸低聚物,再開環聚合成分子量30萬~90萬的聚L-乳酸,這種方法稱為L-丙交酯發,也是最常用的方法。但是最近也用乳酸的直接脫水縮合(三井化學法)成功制備了分子量10萬~20萬的PLA。

    L-丙交脂法合成PLA

    L-丙交脂法合成PLA  圖二

    如圖所示,以玉米發酵合成PLA時各階段的理論收率。根據這個計算,大約10粒玉米可以合成PLA的A4薄膜(約2g)一張。全世界的玉米產量為5.5億噸,只要把廢棄玉米中的一部分用來生產聚乳酸,就足以確保產量。

    由于米合成PLA的理論收率
     
    由于米合成PLA的理論收率 圖三

    PLA薄膜的拉伸強度及延伸率與PE幾乎相同。以雙向拉伸薄膜為例,PLA的拉伸強度和延伸率分別為190MPa和135%,而PE分別為235MPa和130%。但是問題在于PE熔點為264℃,而PLA只有170℃。

    從化學結構上推斷,由于出發單體上有不對稱碳原子,所以存在L-體和D-體兩種結構類型,如圖所示。此前認為天然存在的只有L-乳酸,但是最近也發現了可合成D-乳酸的微生物。L-乳酸合成的聚(L-乳酸)和D-乳酸合成的聚(D-乳酸),以1:1的比例在溶液或熔融狀態混合時,各自的分子鏈在結晶中交互定向,形成立體復合物。此立體復合物中,右螺旋3圈結構的左螺旋3圈結構在結晶中交互定向。熔點可達到230℃,遠超過均聚物的熔點(170℃)。所以,就克服了一般聚酯耐熱性低的缺點,可以用做高強度、高耐熱性材料。

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