聚乳酸

密度：1.25-1.28g/cm³

熔點：176 °C

特性粘度IV：0.2-8 dL/g

玻璃化轉變温度：60-65°C，

傳熱係數：0.025 λ(w/m·k)

拉伸強度：40-60 MPa

斷裂伸長率：4%-10%

彈性模量：3000-4000 MPa

彎曲模量：100-150 MPa

Izod衝擊強度（無缺口）：150-300 J/m

Izod衝擊強度（有缺口）：20-60 J/m

Rockwell硬度：88

聚乳酸的熱穩定性好，加工温度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。由聚乳酸製成的產品除能生物降解外，生物相容性、光澤度、透明性、手感和耐熱性好。

1、聚乳酸（PLA）是一種新型的生物降解材料，使用可再生的植物資源（如玉米）所提出的澱粉原料製成。澱粉原料經由糖化得到葡萄糖，再由葡萄糖及一定的菌種發酵製成高純度的乳酸，再通過化學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，使用後能被自然界中微生物完全降解，最終生成二氧化碳和水，不污染環境，這對保護環境非常有利，是公認的環境友好材料。普通塑料的處理方法依然是焚燒火化，造成大量温室氣體排入空氣中，而聚乳酸塑料則是掩埋在土壤裏降解，產生的二氧化碳直接進入土壤有機質或被植物吸收，不會排入空氣中，不會造成温室效應。

2、機械性能及物理性能良好。聚乳酸適用於吹塑、熱塑等各種加工方法，加工方便，應用十分廣泛。可用於加工從工業到民用的各種塑料製品、包裝食品、快餐飯盒、無紡布、工業及民用布。進而加工成農用織物、保健織物、抹布、衞生用品、室外防紫外線織物、帳篷布、地墊面等等，市場前景十分看好。

3、相容性與可降解性良好。聚乳酸在醫藥領域應用也非常廣泛，如可生產一次性輸液用具、免拆型手術縫合線等，低分子聚乳酸作藥物緩釋包裝劑等。

4、聚乳酸（PLA）除了有生物可降解塑料的基本的特性外，還具備有自己獨特的特性。傳統生物可降解塑料的強度、透明度及對氣候變化的抵抗能力皆不如一般的塑料。

5、聚乳酸（PLA）和石化合成塑料的基本物性類似，也就是説，它可以廣泛地用來製造各種應用產品。聚乳酸也擁有良好的光澤性和透明度，和利用聚苯乙烯所制的薄膜相當，是其它生物可降解產品無法提供的。

6、聚乳酸（PLA）具有最良好的抗拉強度及延展度，聚乳酸也可以各種普通加工方式生產，例如：熔化擠出成型，射出成型，吹膜成型，發泡成型及真空成型，與廣泛使用的聚合物有類似的成形條件，此外它也具有與傳統薄膜相同的印刷性能。如此，聚乳酸就可以應各不同業界的需求，製成各式各樣的應用產品。

7、聚乳酸（PLA）薄膜具有良好的透氣性、透氧性及透二氧化碳性，它也具有隔離氣味的特性。病毒及黴菌易依附在生物可降解塑料的表面，故有安全及衞生的疑慮，然而，聚乳酸是唯一具有優良抑菌及抗黴特性的生物可降解塑料。

8、當焚化聚乳酸（PLA）時，其燃燒熱值與焚化紙類相同，是焚化傳統塑料（如聚乙烯）的一半，而且焚化聚乳酸絕對不會釋放出氮化物、硫化物等有毒氣體。人體也含有以單體形態存在的乳酸，這就表示了這種分解性產品具有的安全性。

聚乳酸生產是以乳酸為原料，傳統的乳酸發酵大多用澱粉質原料，目前美、法、日等國家已開發利用農副產品為原料發酵生產乳酸，進而生產聚乳酸。

1、直接縮聚法

縮聚法就是把乳酸單體進行直接縮合，也稱一步聚合法。在脱水劑的存在下，乳酸分子中的羥基和羧基受熱脱水，直接縮聚合成低聚物。加入催化劑，繼續升温，低相對分子質量的聚乳酸聚合成更高相對分子量的聚乳酸。

2、二步法

使乳酸生成環狀二聚體丙交酯，再開環縮聚成聚乳酸。這一技術較為成熟，主要過程是原料經微生物發酵製得乳酸後，再經過精製、脱水低聚、高温裂解，最後聚合成聚乳酸。

3、反應擠出製備高分子量聚乳酸

用間歇式攪拌反應器和雙螺桿擠出機組合，進行連續的熔融聚合實驗，可獲得由乳酸通過連續熔融縮聚製得的分子量達150000的聚乳酸。利用雙螺桿擠出機將低摩爾質量的乳酸預聚物在擠出機上進一步縮聚，製備出較高摩爾質量的聚乳酸。在反應温度為150℃、催化劑用量為0.5%、螺桿轉速為75 r/min時可通過雙螺桿反應擠出縮聚法快速有效地提高聚乳酸的摩爾質量，而且反應擠出產物分散係數減小，均勻性變好。通過DSC曲線的比較發現，通過反應擠出縮聚法制得的聚乳酸的結晶度有所降低，這對改善聚乳酸材料在使用過程中表現出較大的脆性是有益的。

1、取材

將玉米等殼類作物碾碎後，從中提取澱粉，然後將澱粉製成未精化的葡萄糖。很多高技術已克服減去了碾碎的過程，直接從大量的農作物中提取原料。

2、發酵

以類似生產啤酒或酒精的方式來發酵葡萄糖，而葡萄糖發酵後變成類似於食物添加用於人體肌肉組織內中的乳酸。

3、中間型產物

將乳酸單體以特殊的濃縮製程，轉變成中間型產物——減水乳酸，即丙交酯。

4、聚合

丙交酯單體經過真空淨化後，再以一種不使用溶劑的溶解制程來完成開環的動作，使單體聚合。

5、聚合物修飾

由於聚合物的分子量與結晶度的不同，可使材料特性的變化空間很大，所以因不同應用的產品，將PLA做不同的修飾。

PLA有很多的應用，可以在擠出、注塑、拉膜、紡絲等多領域應用。

擠出級樹脂是PLA的主要的市場應用，主要用於大型超市裏新鮮蔬果包裝，該類包裝已成為歐洲市場鏈中的重要一員；其次用於一些宣揚安全、節能、環保的電子產品包裝上。在這些用途中PLA高透明度、高光澤度、高鋼性等優點體現得淋漓盡致，已經是PLA應用的主導方向。另外，擠出級樹脂在園藝上的應用也開始獲得重視，在斜坡綠化、沙塵暴治理等領域已有所應用。

然而，PLA的擠出加工卻並非易事，僅適合在一些先進的PET擠出成型機上進行加工，且擠出片材的厚度一般只在0.2-1.0mm範圍。加工過程對水份含量及加工温度尤其敏感，擠出加工時，一般要求其水份含量要小於50ppm，這對設備的乾燥系統和温控系統又提出了新的要求。加工過程中，如果沒有適宜的結晶設備，邊料的回收也是一大難題，這也正是市場上有大量PLA邊角料在流通的原因。

在PLA的注塑的市場應用中，較為廣泛的是改性後的樹脂。儘管純PLA有着高透明度、高光澤度等優點，但是其硬而脆、加工難度大且不耐熱等缺點影響了它在注塑方面的應用。當然，化學、塑料工業界都一直致力解決這些問題。

而整體上，相對高昂的成本是阻礙PLA在注塑市場上廣泛應用的最大原因。雖然純樹脂通過填充改性可以降低一些成本，但是在保證其性能的前提下，這一措施的作用也有限，如果需要在全生物降解這一前提之下改善PLA性能上的缺陷，比如耐熱性能，成本則更高。

雙向拉伸膜是目前為止應用最成功的PLA膜，經過雙向拉伸並熱定型的PLA膜耐熱温度可提高到90℃，正好彌補了PLA不耐高温這一缺陷。通過對雙向拉伸取向及定型工藝的調整，還可以控制BOPLA膜的熱封温度在70～160℃。這一優勢是普通BOPET所不具備的。另外，BOPLA膜透光率達到94%，霧度極低，表面光澤度也非常好，該類膜可用於鮮花包裝、信封透明窗口膜、糖果包裝等等。

PLA無紡布中已經有應用的是紡粘無紡布，因為中國限塑令的實施，這一無紡布在用於購物袋的製作上較為熱門。而吹膜、淋膜這兩個領域則因為PLA本身的一些特性缺陷，應用情況還在進一步探索中，一些成功的應用案例是將PLA改性後使用。

可溶性聚乳酸支架旨在吸收現有器械的好處，而又不像金屬支架那樣留下“金屬蜘蛛”，這種“蜘蛛圖像”會出現在對病人拍攝X光片時，此時病人的冠狀動脈完全支架化了。現有的支架不會收縮，並且不會隨着動脈的自然運動而擴張。金屬支架可引發致命的血栓，並且有可能會對未來的檢測和手術產生干擾。

聚乳酸對人體絕對無害的特性使得聚乳酸在一次性餐具、食品包裝材料等一次性用品領域具有獨特的優勢。其能夠完全生物降解也符合世界各國，特別是歐盟、美國及日本對於環保的高要求。但採用聚乳酸原料所加工的一次性餐具存在着不耐温、耐油等缺陷。這樣就造成其的功能作用大打折扣，以及在運輸途中餐具變形、材質變脆，造成大量次品。不過，經過技術發展，市場已有經過PLA改性後的材料，可以有效克服原粒的缺點，有的甚至耐熱温度高達120℃以上，可以用作微波爐用具材料。

生物醫藥行業是聚乳酸最早開展應用的領域。聚乳酸對人體有高度安全性並可被組織吸收，加之其優良的物理機械性能，還可應用在生物醫藥領域，如一次性輸液工具、免拆型手術縫合線、藥物緩解包裝劑、人造骨折內固定材料、組織修復材料、人造皮膚等。高分子量的聚乳酸有非常高的力學性能，在歐美等國已被用來替代不鏽鋼，作為新型的骨科內固定材料如骨釘、骨板而被大量使用，其可被人體吸收代謝的特性使病人免受了二次開刀之苦。其技術附加值高，是醫療行業發展前景的高分子材料。

由美國塑料工業協會（Society of Plastics Industry，SPI）規定聚乳酸的數字標識碼為“7”。在比利時已經開始作為試點國家使用循環利用聚乳酸。聚乳酸的循環使用與其他聚合物不太相同的是，廢舊的聚乳酸塑料會被收集在特殊的容器中，通過熱解、水解等方法降解成為小分子單體，再通過生產商將單體乳酸合成為具有一定性能的聚乳酸原材料，再次進入市場使用。