聚乳酸(以下簡(jiǎn)稱PLA)被譽(yù)為最具商業(yè)前景的生物降解材料，也被譽(yù)為“降解材料之王”。根據(jù)歐洲生物塑料協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2022年全球PLA產(chǎn)能占據(jù)全球生物基可降解塑料總產(chǎn)能比例約為40.2%，預(yù)計(jì)到2027年該比例將提升至67.1%，對(duì)應(yīng)的全球產(chǎn)能預(yù)計(jì)從45.9萬(wàn)噸增至238.4萬(wàn)噸。是當(dāng)之無愧的主力軍。
聚乳酸，又稱聚丙交酯或PLA，是以乳酸為主要原料聚合得到的聚酯類聚合物，是一種新型的生物降解材料。
PLA是一種熱塑性脂肪族聚酯，由于乳酸分子中有一個(gè)手性碳原子、兩個(gè)光學(xué)異構(gòu)體。因此，PLA又可分為聚左旋乳酸(PLLA)、聚右旋乳酸(PDLA)和聚消旋乳酸(PDLLA)。其中，PLLA為部分結(jié)晶性聚合物，質(zhì)地較硬；而PDLLA因分子鏈中兩種異構(gòu)體無法排列成有序的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，屬非晶形透明聚合物。
PLA的熱穩(wěn)定性好，加工溫度170～230℃。
1）有好的抗溶劑性，可用多種方式進(jìn)行加工，如擠壓、紡絲、雙軸拉伸，注射、吹塑等。
2）由PLA制成的產(chǎn)品除能生物降解外，機(jī)械性能良好、生物相容性、光澤度、透明性、手感和耐熱性好。
3）當(dāng)焚化PLA時(shí)，其燃燒熱值與焚化紙類相同，是焚化傳統(tǒng)塑料（如聚乙烯）的一半，而且焚化PLA絕對(duì)不會(huì)釋放出氮化物、硫化物等有毒氣體。人體也含有以單體形態(tài)存在的乳酸，這就表示了這種分解性產(chǎn)品具有的安全性。
PLA的制備方法：
3大方法：
1、直接縮聚法（一步法）
把乳酸單體進(jìn)行直接縮合，也稱一步聚合法。在脫水劑的存在下，乳酸分子中的羥基和羧基受熱脫水，直接縮聚合成低聚物。加入催化劑，繼續(xù)升溫，低相對(duì)分子質(zhì)量的聚乳酸聚合成更高相對(duì)分子量的聚乳酸。
2、二步法
使乳酸生成環(huán)狀二聚體丙交酯，再開環(huán)縮聚成聚乳酸。這一技術(shù)較為成熟，主要過程是原料經(jīng)微生物發(fā)酵制得乳酸后，再經(jīng)過精制、脫水低聚、高溫裂解，最后聚合成聚乳酸。
3、反應(yīng)擠出制備高分子量聚乳酸
用間歇式攪拌反應(yīng)器和雙螺桿擠出機(jī)組合，進(jìn)行連續(xù)的熔融聚合實(shí)驗(yàn)，可獲得由乳酸通過連續(xù)熔融縮聚制得的分子量達(dá)15萬(wàn)的聚乳酸。利用雙螺桿擠出機(jī)將低摩爾質(zhì)量的乳酸預(yù)聚物在擠出機(jī)上進(jìn)一步縮聚，制備出較高摩爾質(zhì)量的聚乳酸。
PLA降解原理和降解過程：
降解是一系列的復(fù)雜過程，首先為聚合物材料在外界環(huán)境下碎裂成較小尺寸形狀(崩解和生物破碎)。然后是解聚，即聚合物大分子被分解成較低分子量的低聚物、二聚體和單體。解聚產(chǎn)物被微生物作為碳源用來生產(chǎn)能源、生物量和各種初級(jí)和次級(jí)代謝物等。最后為礦化階段，這一階段這些代謝物被完全氧化并轉(zhuǎn)化為二氧化碳、氮?dú)?、甲烷、水和不同鹽類。
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