聚乳酸的热稳定性好,加工温度170~230℃,有好的抗溶剂性,可用多种方式进行加工,如挤压、纺丝、双轴拉伸,注射吹塑。由聚乳酸制成的产品除能生物降解外,生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好,还具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性,因此用途十分广泛,可用作包装材料、纤维和非织造物等,目前主要用于服装(内衣、外衣)、产业(建筑、农业、林业、造纸)和医疗卫生等领域。
**在规模产业化之前的价格为1000美元/公斤。后来经密歇根州立大学Ramani Narayan教授课题组的产业化研究,实现了规模化生产。该技术现由Natureworks公司产业化。
**大的制造商是美国NatureWorks公司,其次是中国的海正生物,他们目前的产量分别是10万吨和1万5千吨。**有很多的应用,可以在挤出、注塑、拉膜、纺丝等多领域应用。
聚合
丙交酯单体经过真空净化后,再以一种不使用溶剂的溶解制程来完成开环的动作,使单体聚合。
聚合物修饰
由于聚合物的分子量与结晶度的不同,可使材料特性的变化空间很大,所以因不同应用的产品,将**做不同的修饰。
开环聚合法
开环聚合法是目前世界上用的较多的生产方法。早在20世纪中叶,杜邦公司的科研人员就用开环聚合法获得了高分子量的聚乳酸。近年来,国外对聚乳酸合成的研究主要集中在丙交酯的开环聚合上。
德国的Boeheringer Zngelhelm 公司用此法生产的聚乳酸系列产品以商品名出现在市场上;美国Cargill公司用此法生产的聚乳酸经熔喷与纺粘后加工,开发了医用无纺布产品;而我国能够合成高分子聚乳酸的仅有中山大学高分子研究所等**的几家。开环聚合多采用作引发剂,分子量可达上百万,机械强度高,聚合分离两步进行:
步是聚乳酸经脱水环化制得丙交酯;
第二步是丙交酯经开环聚合制得聚丙交酯;
但是这种开环聚合法在聚合的时候对催化剂的纯度,单体的纯度要求较高,即使是较微量的杂质也会使**的分子量**10万,而且聚合条件如温度、压力、催化剂的种类和用量、反应时间等等也会较大地影响**的分子量,所以高分子量**的合成是一个技术难点。
聚乳酸(**)是一种新型的生物基及可再生生物降解材料,使用可再生的植物资源(如玉米、木薯等)所提出的淀粉原料制成。淀粉原料经由糖化得到葡萄糖,再由葡萄糖及一定的菌种发酵制成高纯度的乳酸,再通过化学合成方法合成一定分子量的聚乳酸。其具有良好的生物可降解性,使用后能被自然界中微生物在特定条件下完全降解,终生成和水,不污染环境,这对保护环境非常有利,是公认的环境友好材料。
**是聚乳酸的英文简写,全写为:polylactic acid
聚乳酸也称为聚丙交酯(polylactide),属于聚酯家族。聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物,原料来源充分而且可以再生,主要以玉米、木薯等为原料。聚乳酸的生产过程无污染,而且产品可以生物降解,实现在自然界中的循环,因此是理想的绿色高分子材料。
固相聚合法
这种方法是将直接聚合法得到的低分子量树脂在减压真空、温度在Tg—Tm之间的条件下进行聚合反应得到,以提高其聚合度,增加分子量,从而提高材料强度和加工性能。
1.2.制备流程
我们主要说说较常用的开环聚合方法,它的制程大致是这样的:
1)取材
将玉米等壳类作物碾碎后,从中提取淀粉,然后将淀粉制成未精化的葡萄糖。现在很多高技术已克服减去了碾碎的过程,直接从大量的农作物中提取原料。
2)发酵
以类似生产啤酒或酒精的方式来发酵葡萄糖,而葡萄糖发酵后变成类似于食物添加用于人体肌肉组织内中的乳酸。
3)中间型产物
将乳酸单体以特殊的浓缩制程,转变成中间型产物——减水乳酸,即丙交酯。
由于聚合物的分子量与结晶度的不同,可使材料特性的变化空间很大,所以因不同应用的产品,将**做不同的修饰
日本昭和高分子公司采用将乳酸在惰性气体中慢慢加热升温并缓慢减压,使乳酸直接脱水缩合,并使反应物在220~260℃,133Pa 下进一步缩聚,得到相对分子质量在4000以上的聚乳酸。但是该方法反应时间长,产物在后期的高温下会老化分解,变色,且不均匀。日本三井压化学公司采用溶液聚合法使乳酸直接聚合得到聚乳酸。
填埋降解
填埋条件不同于堆肥条件,因此**降解降解速度较慢,一般需要2-5年,但降解产物不污染地下水不破坏植物生长,较不浪费耕地。
●焚烧
**燃烧热值较小,完全燃烧产物为和水,不污染空气。
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