聚乳酸的性能及其加工技术.pdf

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1、2010年第20卷第1期塑料包装53译文选集连载(一)聚乳酸的性能及其加工技术12张玉霞刘伟译（1.北京工商大学轻工业塑料加工应用研究所2.北京工商大学材料科学与工程系）摘要：聚乳酸（PLA）是脂族聚酯，结构单元是乳酸[2-羟（基）丙酸]。它是一种可以生物降解、可堆肥的热塑性塑料，原料来自于植物资源，如淀粉和糖等。从历史上看，PLA的应用主要是在医药领域，这主要是因为其具有可以生物吸收的特性。在过去10年中，一方面，新的合成技术考虑了高分子量PLA生产的经济性；另一方面，公众的环保意识不断提高，从而扩大了其在

2、消费品领域和包装领域的应用。由于PLA可堆肥，而且原料来源于可再生资源，因此被认为是缓解固体废弃物问题和减轻包装材料对石油基塑料依赖的措施之一。尽管对传统设备稍作改造就可以加工PLA，但是为了优化其加工成注塑件、薄膜、泡沫材料和纤维的工艺，就必须考虑其性能。本文根据其各种加工工艺，综述了PLA的结构、热性能、结晶性能和流变性能。文章还专门讨论了其挤出成型、注射成型、注拉吹工艺、流延薄膜成型技术、吹塑薄膜成型技术、热成型技术、发泡技术、共混技术、成纤技术和复配技术。1前言减少社会固体废弃物的一种非常有前景的材料

3、[3,4]。此热塑性塑料所具有的许多性能都非常适合于包装外，PLA的毒性低[5]，而且环境友好，因此是食品包装和其他消费品，如质轻、加工温度低（与金属和玻璃和其他消费品的一种理想材料[6]。相比而言）、不同的阻透性能满足终端产品要求、优PLA属于脂族聚酯，源于2-羟（基）酸。其构成异的印刷性能与热封性能，而且易于加工成各种不同单元2-羟（基）丙酸有D-或L-旋光光学异构对映体的形式。目前，大多数塑料都是用不可再生的石油和两种。旋光异构对映体所占比例不同，得到的PLA的天然气加工而成的。尽管一些塑料也得到了回收

4、和再性能也不同。这样，就可以制备性能各异的PLA，以利用，但是大多数的废旧塑料由于使用所造成的污染满足不同的性能要求。与已有的石油基塑料相比，而被填埋。2005年，美国的塑料回收率不到10%[1]。在PLA具有非常好的光学性能、物理与力学性能以及阻过去10年，对可再生资源制备的可堆肥聚合物的兴趣透性能[7]。例如，其对CO、O、N和HO的渗透系数2222持续增加，成为缓解固体废弃物问题和减轻包装材料低于聚苯乙烯（PS），但高于聚对苯二甲酸乙二醇酯对石油基塑料依赖的措施之一。（PET）[8-10]。PLA对乙酸

5、乙酯和D-柠檬烯等有机物的聚乳酸（PLA）是可再生资源（主要是淀粉和阻透性能与PET相当[11]。从力学性能上看，未经拉伸糖）制备的可堆肥的聚合物。过去10年来，PLA主要的PLA很脆，但是强度和刚度很好。拉伸PLA的性能是用在医疗上，如植入性装置、组织骨架、内缝合线好于拉伸PS，但与PET相当[9]。其拉伸和弯曲模量高于等，这主要是其价格高、不容易制备，而且分子量受HDPE、PP和PS，但是其Izod冲击强度和断裂伸长率低到限制等造成的。最近，新的制备技术考虑了高分子于上述聚合物[12]。总的来说，PLA具

6、有所需的力学性能量PLA生产的经济性，因此其应用在不断扩大[2]。由于和阻透性能，是一些应用的理想材料，可以与已有的PLA可堆肥，而且来源于可再生资源，因此被认为是石油基热塑性聚合物竞争。2010第1期定稿.indd532010-2-2611:28:4354塑料包装2010年第20卷第1期目前，PLA的加工方法主要是熔融加工。过程交酯制备[3]。L-同分异构体是可再生资源制备的PLA如下：将PLA加热至熔点以上，然后成型至所需的形的主要构成成分，因为生物资源中的乳酸主要是L-同状，最后对其进行冷却，稳定其尺寸

7、。因此，掌握分异构体。根据L-和D,L-旋光光学异构对映体的构其热性能、结晶性能和熔体流变性能是优化其成型工成，PLA有三种形式的结晶（α，β和γ）。其中α艺和制成品质量的关键。熔融加工的PLA制品有注射晶更稳定，熔点（Tm）为185℃；β晶的PLA熔点为成型的一次性刀叉、热成型的容器和杯子、注拉吹的175℃[3]。PLA的光学纯度对其结构、热性能、阻透性瓶、挤出流延和拉伸薄膜以及无纺布、纺织品和地能和力学性能有着十分重要的影响[30-36]。L-乳酸含量毯用的熔融纺丝等[6,13,14]。PLA在一些非传统

8、的应用领大于90%的PLA聚合物是结晶聚合物，而纯度低的为域中也得到了一些应用，如手提电脑的壳等[14-17]。最无定形聚合物。不过，Tm、玻璃化转变温度Tg和结晶近，PLA还与一些填充材料共混制备复合材料，如纳度随着L-同分异构体的减少而降低[30,34,37]。Tsuji等人的米黏土[18-23]、生物纤维[16,24,25]、玻璃纤维[26]和纤维素研究表明，PLLA薄膜的光学杂质含量在0～5