現在市場上，代表性的生物型樹脂主要有如下幾種：PLA（聚乳酸）、醋酸纖維塑料、PBS（聚丁二酸丁二酯）、PHA（聚羥基脂（zhī）肪（fáng）酸（suān）酯）、澱粉樹脂等。

        其中，從材料物性、量產效率、成本（běn）、供貨安定性，以及從實際應用到成型加工適應性等方麵看，PLA（聚乳（rǔ）酸）被產業界認為是最有發展（zhǎn）前途的綠（lǜ）色材料。

       PLA全稱：polylactic acid，也稱為聚丙交酯(polylactide)，屬於聚酯家（jiā）族。聚乳酸是以乳酸為主要原料聚合得到的聚合（hé）物，原料（liào）來源充分而且可以再生，主要以玉米、木薯等為原料。

        此前分（fèn）析指出，由西歐國（guó）家發起的“限製或停止使（shǐ）用塑料袋以及其他一次性塑料製品”等行動（dòng），將進一步推動生物可（kě）降解塑料的市場需求。2018年全球生物可降解塑料的市場額超過11億美元，需求量為36萬噸，年平均（jun1）增長率9%，有望在2023年達到17億美元，需求量到55萬噸，其中PLA將扮演重要角（jiǎo）色（sè），食品包裝等領域發展最快。2018年，PLA薄膜在（zài）生物聚合（hé）物薄膜市場份額中（zhōng）占到25％以（yǐ）上。www.proease.com南京含羞草视频网站精工（gōng）PLA可降解薄膜生產線


       食品（pǐn）包裝，一次性餐具(包括杯子、盤子和刀叉等)以及塑料袋是生物可降（jiàng）解塑料最大的用戶市場，加上目前很火（huǒ）爆的（de）電商快遞，這是中國“白色汙染”的主要來（lái）源，可降解塑料或許承擔不起解決“白色汙染”的重任，但它是目（mù）前一個很好的選擇。


        PLA在市場（chǎng）上的應（yīng）用主要（yào）集中在（zài）包裝、醫用和紡織（纖維（wéi））三大領域，其中在包裝行業的應用（yòng）尤為突出。一起看看改性PLA在包裝行業（yè）的應用（yòng）。www.proease.com南京含羞草视频网站精工PLA可降（jiàng）解薄膜生產線


PLA在包裝行業的（de）應用


包裝的目的在於保護產（chǎn）品、方便儲（chǔ）運、促進銷售，具體相關性能和基本要求如下。


        與傳統的PE和PP材料相（xiàng）比，PLA的熔點（約180℃）較高，加工性較好。PLA的（de）硬度、力學性能與（yǔ）傳統（tǒng）的樹脂（如PS）相近，有較好的透明度和極好的光澤度等，比較適（shì）合用作包裝材料。但缺（quē）點也比較突出，與常用的高阻隔尼（ní）龍、聚偏二氯乙烯（PVDC）等相比，PLA的氧氣（qì）和水蒸氣阻隔性不足，對含油脂食品的保護性不夠。加上PLA韌性較差，Tg較低，抗衝擊性差，注定PLA暫時（shí）不適合用於耐（nài）久性較高的包裝領域。此外，PLA的降解周期不好控製（zhì），在使用中容易出現不同程度的降（jiàng）解或水解，其性能會下降，材料成（chéng）本是傳統的PE、PP的2.5倍以上，這些都不容忽視。


       PLA在包裝行（háng）業的應用（yòng）主要對標改性PP、PE和PET，此外緩衝材料對標EPS、EPE和EPU。鑒（jiàn）於PLA的優勢，作為包裝材料可製成薄膜、發泡材（cái）料（liào）和容器，如軟包（bāo）裝袋、塑料瓶、緩衝材料、一次（cì）性餐具等，從形態來看主要是薄膜，其次是容器和片材。PLA的降解性、阻隔性、力學性能、光學性能、抗菌性、導電性和壓電（diàn）性，大多與結晶度有關（guān），如果提高PLA的結晶度，其阻隔性、力學性能一般會提高，但加工性、降解性和透明度通常會下降。所以改性PLA作為（wéi）包裝材料使用（yòng）時，關（guān）鍵在於控製（zhì）其結晶行為，使各方麵性能達到最優。


（1）PLA薄膜


        PLA薄膜主要有高透明薄膜、熱縮膜、粒料共混吹塑膜袋及PLA基複合材料薄膜。PLA薄膜可代替（tì）傳（chuán）統薄膜材料（liào）作為新（xīn）型包裝材料（liào），如沃爾瑪超市要求采用全降解（jiě）PLA薄膜袋來替代傳統的不可降（jiàng）解PE袋（dài），日本電子產品（pǐn）也開始采用PLA納米複合薄膜包裝。

（2）PLA容器

PLA瓶子（一次性）和水杯



        由於PLA的降解性，被用於生產水和果汁瓶（píng），但該（gāi）市場有限，注射-拉伸-吹塑是 PLA 瓶子典型的生產方式（shì），多應（yīng）用在（zài）短期貨（huò）架的食品包裝上。PLA瓶的透明度（dù）和阻氧（yǎng）性都比PE瓶要（yào）好，由（yóu）於PLA的蠕變行為不足和對CO2的低阻隔性，PLA

        瓶子的應用隻限於非碳酸飲料。利用PLA瓶包裝有機果汁（zhī）飲料，可保證60天的貨架期。丹麥塑膠公司使用PLA包裝（zhuāng）低溫的麵食、肉、沙拉等新鮮食品，可以達到很長的（de）保質期。歐洲市場推出了PLA材質的酸奶杯（bēi）和飲品包裝瓶，可達到歐盟相關食品（pǐn）容器的標準。有（yǒu）公司已經開出的高透明（míng）性耐熱級（jí）PLA水瓶，可以滿足既透明又（yòu）耐熱（耐熱（rè）溫度（dù）≥100℃）的應用條件。國內（nèi）市場將PLA塗覆在紙上製成淋膜紙杯，用於各種防水防油的食品包裝。


（3）PLA發泡材料




         PLA發泡材料兼具生物降解性，可用於生產一次性餐飲用具（如快餐盒、方便麵（miàn）碗等）和緩衝包裝的襯墊，不會產生（shēng）白色汙染，尤其是PLA耐熱餐具將變得更加實用。“Graft”係列一次性餐具采用（yòng）PLA發泡材質設計為逼真的果蔬外形，兼具環保與美觀性。值得（dé）注意的是，發泡是PLA低（dī）成本使用的一種有效方法。純PLA熔體強度（dù）較低，熔體黏度（dù）對剪切不明顯，不適合擠出（chū）塗覆、發泡等（děng）加工手段，但其熔體強度可以通過改變分子（zǐ）鏈拓撲結構，比如長鏈（liàn）支化來改善。www.proease.com南（nán）京（jīng）含羞草视频网站精工PLA可降解（jiě）薄膜生產線（xiàn）

1.降解性

         PLA在常溫下較穩定，但在高溫環境、酸堿環（huán）境或微生物環境中會（huì）迅速降解（涉及微生物降（jiàng）解、水解、光解（jiě）、輻（fú）射降解（jiě）和熱（rè）降解等），性能下（xià）降很快，最（zuì）終變（biàn）成（chéng）CO2和水。影響PLA降解的因素有樹（shù）脂分子量、結（jié）晶狀（zhuàng）態、微觀（guān）結（jié）構、環境溫濕度、pH值、氧氣（qì）、光照（zhào）時間和環境微生物。PLA在自然環境（jìng）中的降解動力學研究對使用（yòng）和廢棄（qì）非常重要，現階段有關的研究較少。PLA的降解很複雜，大致可分為兩個階段（duàn）：前期是物理性降解，靠（kào）環境中的溫（wēn）度和濕度（水）打斷酯鏈，裂解（jiě）成寡（guǎ）聚物（低（dī）聚物）或單體，後（hòu）期通過微生物和酶作用，變成CO2和水。一般是先從非晶區開始，延伸到晶區。


        PLA的生物堆肥降解一般利（lì）用PLA本身的生（shēng）物可降解性，可用PLA薄膜實現，並以薄膜降解前後的（de）失重（chóng）率作為降解性能的評判標準。由（yóu）於PLA的生物堆肥（féi）降解（jiě）時間較長（zhǎng）、降解率較低等問題，往往（wǎng）利用堆肥及汙泥中的有（yǒu）效微生物對其進行降解。下表總（zǒng）結（jié）了近年來發現的PLA降解菌株，並考察其降解率。


2.阻隔性

         阻隔性是阻隔氣體（tǐ）和水蒸氣透過的能（néng）力，對食品包裝尤（yóu）其重要。例如真空包裝、充氣（qì）包裝（zhuāng）、氣調包裝要求材料的阻（zǔ）隔性盡（jìn）可能的（de）好，而新（xīn）鮮果蔬的（de）自發式氣調保鮮則要求材料（liào）對氧（yǎng）氣（qì）和二氧化碳等氣體有不同的透氣性；防潮包裝要求材料（liào）阻濕性好；防鏽包裝要求材料能夠阻氣和阻濕。影響PLA阻隔性的因素主要包括自身因素（分子結構和結晶狀態）和外（wài）界因素（溫度、濕度、外（wài）力（lì））。

        對PLA薄膜（mó）進行加熱或拉（lā）伸處理會影響其阻隔性，如研究通過（guò）不同拉伸比對PLLA薄膜阻隔性能的（de）影響，發現拉伸比由（yóu）1增大到（dào）6.5時，PLLA的結晶度由0.2%增加到（dào）41.8%，結晶速率也有提高，阻隔（gé）性得到了一定（dìng）的改善。在PLA基體中（zhōng）添加一些（xiē）阻擋物（一般為納米填充顆粒，如（rú）黏（nián）土和纖維）也可（kě）以提高PLA的阻隔性，其原理是延長了（le）小分子的水或（huò）氣體滲透過程的彎曲路徑。分別製備PLA/CNF（纖維素納米纖維（wéi）），PLA/CNC（納米晶體纖維素）和PLA/OMMT（有（yǒu）機改性蒙脫土）這3種納米複合材料，結果對（duì）比發（fā）現，這些複合材料均比純PLA的阻隔性更好，且水蒸氣透過率（lǜ）大幅（fú）度（dù）降低。若以矽烷偶（ǒu）聯劑（jì）處理的氧化石墨烯（FGO）和（hé）水（shuǐ）性聚氨酯丙烯酸（WPUPA）光固（gù）化材料組（zǔ）成（chéng）阻隔塗料，采用表麵塗（tú）覆阻隔塗料法也可以顯著提高PLA薄膜的阻氧性能。

3.力學性

        PLA柔性和彈性不足，極易彎曲變形，應用於包裝時需對其進行增（zēng）韌改性，具體改性方法見前（qián）文。很（hěn）多研究表明，PLA/非降解樹脂共混確（què）實可以顯著改（gǎi）善其抗衝擊性能，但是改性後產物降解不完全，還會降低（dī）PLA的透明性，考慮到安（ān）全性（xìng），這類產品不適合直（zhí）接用（yòng）於食（shí）品（pǐn）包（bāo）裝（zhuāng）。用於（yú）食品包裝的PLA通常（cháng）采用生物降解樹脂進（jìn）行共混增韌，常用的柔性聚（jù）合物（wù）有聚（jù）乙二醇（PEG）、聚（jù）乙醇（chún）酸（PGA）、聚己內酯（PCL）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）和聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯（zhǐ）（PBAT）等。另外有機（jī）小分子或大分子，如三乙（yǐ）酸甘油酯、檸檬酸三丁酯、葡萄糖酸酯、甘油、各種植物（wù）油等，均可以增（zēng）加PLA的韌性，但是部分會降低Tg及彈性（xìng）模量等力學性（xìng）能。

4.光（guāng）學性

        PLA具（jù）有其他可降解塑料少（shǎo）有的透（tòu）明度和光澤（zé）度（dù），與玻璃紙（再生纖維素薄膜）及（jí）PET相當，適合（hé）用作可視包裝，裝潢效果較好。一般PLA的透明度和光澤度不需要改進，需要注意的（de）是在（zài）其他方麵改性時盡可能地不要降低其良好（hǎo）的透明性（xìng）。美國College Farm牌糖果采（cǎi）用（yòng）了透明的PLA薄膜，恰恰利（lì）用（yòng）其低韌性實現糖果扭結端的穩定性，光澤效果（guǒ）與（yǔ）傳（chuán）統糖果玻（bō）璃紙包裝膜（mó）類似，高於BOPP，阻隔性卻優於（yú）傳統包裝，效果相近的情況下環保材料更受顧客青睞。


5.熱性能（néng）


         PLA材料的熱穩定性與PVC相當，但不如PP，PE及PS，加工溫度一般控製在170~230℃之間，適用於注射、拉伸、擠出、吹塑等普（pǔ）通工藝和3D打印（yìn）。在實際加工過程中PLA結晶速率較慢，導致PLA的熱變形溫度較低，限製了其在熱灌裝或熱殺菌產品包裝上的應用。浙江海（hǎi）正生（shēng）物材料股份（fèn）有限公司和中科院長（zhǎng）春應化（huà）所（suǒ）一直在致力於（yú）耐熱型PLA的開發，並取得一定成效。PLA耐熱改性方法（fǎ）已在（zài）前文（wén）中（zhōng）詳述，這裏不再分享。


6.抗菌性

       抗菌包（bāo）裝是將包裝材料和防（fáng）腐劑組合（hé），以提高食品貨架期和安全性，將製約食品保藏的各種因素巧妙結合應用的綜合方法，抗菌包裝效果受抗菌劑（jì）、微生（shēng）物、環境等因素影響，此（cǐ）外材料本身的抗菌性也十分關鍵。PLA可（kě）使產品（pǐn）表麵（miàn）形成弱酸性環境，有抑（yì）菌和防（fáng）黴效果，如果輔助使用其他抗菌劑，可以達到90%以上的（de）抗菌率。常用的無機抗菌劑主要有（yǒu）銀、銅、鋅等金屬的離子（zǐ）或氧化物，包裝常用的有機抗菌劑有香草（cǎo）醛（quán），丁香精油、肉桂精（jīng）油、茴香精油、檸檬草（cǎo）精油等天然植物抗菌精油或乙（yǐ）基香草醛類化合物，其他抗（kàng）菌劑的食品安全性有待（dài）研究，一般有（yǒu）機抗菌劑耐熱性較差，有效期短。使用溶液澆鑄的（de）方（fāng）法製備光滑且致密的PLA/納米ZnO複合薄膜，複合薄膜在不降（jiàng）低透明（míng）度的前提下具有阻擋紫外線（xiàn）的性能，添加質量分數為0.5%的ZnO後，ZnO/PLA薄膜的拉（lā）伸強度比PLA薄膜增加了27.5%，水蒸（zhēng）氣透（tòu）過率（lǜ）降低了30.5%，對食源性致病菌大腸杆菌和（hé）李斯特菌有抑製作用。


       總體而言，現階段由於成本和部分性能的限製，PLA還沒有（yǒu）全麵大規模應用於包裝行業，下（xià）一（yī）步需要進一步改善PLA的（de）降解性、韌性、耐熱性、阻隔性、導電性等，優化PLA的生產工藝，降（jiàng）低材料成本。值得注意的（de）是，一般（bān）的改性（xìng）手段不會（huì）單獨提（tí）高某一性（xìng）能，各（gè）項性能之間有一定關聯性，需（xū）求根據使用要求，追求各項性能的均衡。目前PLA在包裝行業的應用主要是一次性塑料（liào）袋、餐具、緩衝材料等（děng）短期使用的領域，隨著耐熱性、阻隔性、透（tòu）明性等指（zhǐ）標更加（jiā）均衡，近幾年會（huì）逐漸向高耐熱性（xìng）餐具、食品飲料的可視包裝（zhuāng）薄膜、容（róng）器方麵拓展，相（xiàng）信不久之後就（jiù）可以在市場上看到相關（guān）產品。

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