PLA(聚乳酸)簡介:
聚乳酸(PLA)以玉米、木薯等農(nóng)作物為原料,經(jīng)微生物發(fā)酵、提取制得乳酸,再經(jīng)過精制、脫水低聚、高溫裂解、聚合而成。PLA具有優(yōu)異的生物降解性,廢棄后一年內(nèi)能被土壤中的微生物完全降解,生成CO2和水,對環(huán)境不產(chǎn)生污染。PLA本身屬脂肪族聚酯,具有通用高分子材料的基本特性,有著良好的機械加工性能,收縮率低,能夠勝任大多數(shù)合成塑料的用途,被廣泛用于制作包裝材料、一次性餐具、家電外殼、纖維、3D耗材等。
合成工藝:
1、PLA的單體原料制備
PLA的單體原料是乳酸,它一般是將玉米等殼類作物碾碎后,從中提取淀粉,然后將淀粉制成未精化的葡萄糖。接著通過類似生產(chǎn)啤酒或酒精的方式來發(fā)酵葡萄糖,最終經(jīng)過提純工藝得到乳酸單體。
2、PLA的聚合方法
PLA的合成主要有兩種方法,分別是乳酸直接縮聚法和丙交酯開環(huán)聚合法(又叫二步法)。其中二步法最為常用,其過程是首先將乳酸進行減壓蒸餾制得丙交酯(LA),再以丙交酯為單體,在引發(fā)劑、高溫、高真空度的條件下反應(yīng)數(shù)小時制得PLA。
法一:乳酸直接縮聚法
法二:丙交酯開環(huán)聚合法
加工工藝:
PLA是淺黃色透明固體,熱穩(wěn)定性好,加工溫度170~230℃,有好的抗溶劑性,可用多種方式進行加工,如擠壓、紡絲、雙軸拉伸,注射吹塑。
性能指標參考:
項目 | 單位 | 參考規(guī)格 |
外觀 | — | 白色或淡黃色圓粒 |
顆粒直徑 | mm | 2~4 |
密度 | g/cm3 | 1.25±0.05 |
單體含量 | % | ≤1 |
熔融指數(shù) | g/10min | 1~30 |
玻璃化溫度 | ℃ | 58~60 |
熔點 | ℃ | ~160 |
斷裂拉伸強度 | MPa | ~50 |
拉伸模量 | GPa | 3.5~6.0 |
沖擊強度 | J/m | 10~13 |
機械性能對比:
項目 | 單位/Unit | PP | GPPS | PET | PLA |
密度 | g/cm3 | 0.90—0.91 | 1.04—1.09 | 1.3—1.4 | 1.25 |
熔融指數(shù) | g/10min | 0.2—20 | 1.5—30 | — | 1—30 |
拉伸強度 | MPa | 29.6—35 | ≥58.8 | ≥60 | ≥50 |
斷裂伸長率 | % | 200—700 | 1.0—2.5 | 30—70 | ≥5 |
透光率 | % | 85—88 | 88—92 | 90—92 | 90—95 |