聚乳酸(Polylacticacid,PLA),又稱為聚丙交酯,是以乳酸為原料聚合而成的聚酯。聚乳酸具有優良的生物可降解性、相容性和吸收性。聚乳酸是一種無毒、無刺激的合成高分子材料,其原料是乳酸,主要來自淀粉(如玉米、大米)等發酵,也可以以纖維素、廚房垃圾或魚體廢料為原料獲取。
PLA原料來源廣泛,且由其制成的產品使用后可直接進行堆肥或焚燒處理,最終可完全降CO2和H2O,滿足可持續發展的要求。PLA所擁有的良好透明性和一定的韌性、生物相容性及耐熱等性能,是其被廣泛應用的主要原因。
此外,PLA具有熱塑性,可應用于諸多領域,用其制備的產品,如包裝材料、纖維等,主要用于一次性用品如一次性餐具及包裝材料等,汽車車門、腳墊及車座等、服裝、電器和醫療衛生(骨科內固定材料和免拆手術縫合線等)等領域。與傳統的石油化工產品相比,聚乳酸生產過程中的能量消耗只有石油化工產品的20%~50%,產生的二氧化碳只有石油化工產品的50%。因此,開發聚乳酸可降解材料對全球環境和能源問題的緩解非常必要。
聚乳酸(PLA)的特性:
1、生物可降解性
聚乳酸與傳統塑料相比,能夠通過微生物、光等降解為CO2和H2O。其降解產物無毒無害,不會對環境造成污染。生產聚乳酸的單體是乳酸,而乳酸又可以通過小麥、稻谷和甜菜等農作物或農副產品發酵生產。因此,生產聚乳酸的原料具有可再生性。聚乳酸作為一種新興的生物降解材料,其應用極其廣泛。
2、生物相容和可吸收性
聚乳酸在人體內可經過酸或酶水解生成乳酸。乳酸作為細胞的一種代謝產物,可以被機體內的酶進一步代謝,生成CO2和H2O。因此,聚乳酸對人體無毒、無害,具有較好的生物相容性和生物可吸收性。聚乳酸通過了美國食品藥品監督管理局的認證,能夠作為植入人體的生物材料。
3、物理加工性
聚乳酸作為熱塑性的高分子材料,可塑性和物理加工性能好,具有較高的熔點和結晶度、良好的彈性和柔韌性,以及優良的熱成型性。聚乳酸材料與聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)和聚苯醚樹脂(PPO)等高分子材料一樣,可以進行擠出、拉伸和注射吹塑等成型加工。
聚乳酸(PLA)的應用:
1、生物醫學領域
在生物醫學領域,聚乳酸材料可以被用作藥物運輸材料、組織工程支架材料、骨修復材料等。醫療領域是PLA及其復合物較早開展應用的領域。目前已在骨外科、胸外科、頜面外科、腫瘤的靶向治療等領域進行了廣泛的基礎研究和臨床應用。
2、工業和農業領域
聚乳酸的可塑性、耐熱性和物理加工性能良好,可以將其加工成農用地膜,用來彌補傳統地膜易碎且不可降解的缺陷,還可以將其加工成汽車行業的配件工程材料、建筑用繩索、農藥化肥緩釋材料等。
對比研究普通聚乙烯(PE)地膜,18m和15μm厚聚乳酸地膜的降解性,以及在不同地膜覆蓋下棉花的生長,發現聚乳酸地膜在20d左右開始降解,在棉花收獲期降解面積能達到80%左右,并且降解地膜表現出較好的保溫性能。對比研究普通PE地膜與聚乳酸(PLA)地膜對西瓜種植的影響,試驗表明PLA地膜具有可降解性且不會造成環境污染,覆蓋PLA地膜能夠促進西瓜的生長發育。
3、食品包裝材料
聚乳酸與聚乙烯(Polyethylene,PE)、聚氯乙烯(Polyvinylchloride,PVC)、聚丙烯(Polypropylene,PP)等材料相比,具有良好的生物可降解性、優良的抑菌和抗霉特性。采用PLLA-PVA-PCL復合膜及加了乳酸鏈球菌素的包裝材料對冷鮮肉進行真空包裝,包裝的肉品貨架期遠遠長于PE保鮮膜包裝的冷鮮肉,且肉品保持相對良好的色澤和品質。
不同氣體條件下,未包裝、PLA氣調包裝、PE氣調包裝、PLA真空包裝、PE真空包裝對楊桃保鮮效果的試驗結果表明,PLA薄膜包裝袋能夠很好的保存楊桃的外觀品質和營養組分,延長楊桃的貨架期。
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