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1、聚乳酸,P L A,主讲人：王安平,原料,老化,废气,回收,塑料的缺点,塑料是由石油炼制的产品制成的，石油资源是有限的。,塑料容易燃烧 ，燃烧时产生 有毒气体。,回收利用废弃塑料时，分类十分困难，而且经济上不合算。,塑料的耐热 性能等较差 ，易于老化。,塑料无 法被自 然分解。,聚乳酸（PLA）？,目录 一、聚乳酸简介 二、聚乳酸的制备方法 三、聚乳酸的发展历史及现状 四、聚乳酸的应用及发展前景,一、聚乳酸简介,聚乳酸简介,聚乳酸(PLA)是一种具有优良的生物相容性和可生物降解性的合成高分子材料。PLA这种线型热塑性生物可降解脂肪族聚酯是以玉米、小麦、木薯等一些植物中提取的淀粉为最初原料,经过
2、酶分解得到葡萄糖,再经过乳酸菌发酵后变成乳酸,然后经过化学合成得到高纯度聚乳酸。聚乳酸制品废弃后在土壤或水中,30天内会在微生物、水、酸和碱的作用下彻底分解成CO2和H2O,随后在太阳光合作用下,又成为淀粉的起始原料,不会对环境产生污染,因而是一种完全自然循环型的可生物降解材料。,其他,生物可降解性良好,性能,安全性,抗菌性,具有柔软性好、缝合打结方便的特点，是理想的可吸收手术缝合线,优点advantage,PLA对比塑料的优越性,使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水,生物相容性,生物可降解性良好,生物相容性,聚乳酸具有良好的生物相容性和生物降解性，其降解产物能被生物体所吸收
3、，并且其代谢产物乳酸是体内三竣酸循环的中间物质。,PLA的强度较高，主要用于医疗器械以及骨折固定装置等。,由于其良好的生物活性，也被用做骨填充和替换材料。,抗菌性,一般的生物降解性塑料，细菌和霉菌等微生物处于容易附生的倾向。 聚乳酸中含有极微量的乳酸或低聚物，这些物质在材料表面浸出一部分，将材料表面与人的肌肤同样保持弱碱性，防止了细菌和霉菌等微生物的附着和繁殖。,聚乳酸是唯一具有优良抑菌及抗霉特性的生物可降解塑料。,安全性：,聚乳酸是由脂肪族聚酯构成的疏水性结晶性聚合物，只要不在高温高湿环境下长时间放置，就几乎不产生加水分解。作为发酵食品容器也有在一定时间能够安全使用的质地。 焚化聚乳酸的燃烧
4、热值是焚化传统塑料（如聚乙烯）的一半，而且焚化聚乳酸绝对不会释放出氮化物、硫化物等有毒气体。,聚乳酸与纤维的比较,以玉米淀粉为原料的聚乳酸纤维和织物是脂肪族可完全生物降解的合成纤维。,绿色纤维,天然纤维,合成纤维,聚乳酸与纤维的比较,聚乳酸纤维具有与聚酯几乎同等强度和伸长， 此外还具有极佳的悬垂性、 滑爽性、 吸湿透气性、 良好的耐热性 抗紫外线功能,PLA纤维与其他纤维的性能比较,聚乳酸与纤维的比较,以PET为例与PLA作比较,以PET为例与PLA作比较,二、PLA的制备方法,乳酸即2-羟基丙酸,成纤聚乳酸以L-乳酸为单体。 L-乳酸的工业化生产主要有微生物发酵法和化学合成法两大类。 中国发
5、酵乳酸工业主要采用玉米、大米、薯干粉等为原料，以谷糠、麦皮等为辅料，以-淀粉酶、糖化酶为液化剂、糖化剂，CaCO3为中和剂，经发酵生产乳酸钙，再进一步酸化纯化得到乳酸产品。,PLA的制备方法,1、丙交酯聚合法： 乳酸原料转化成丙交酯 乳酸PLA低聚物丙交酯（移出） 丙交酯开环聚合得到预期的较高分子量PLA产品 丙交酯 PLA （连续熔融聚合和间歇熔融聚合）,催化剂,PLA的制备方法,2、乳酸直接聚合法： 乳酸溶液聚合 乳酸熔融聚合 直接固相聚合 与其他材料共聚,体系共沸点，避免聚合物降解，操作设备复杂，纯化困难,分子量不如溶液聚合，催化剂是研究重点,熔融聚合+固相聚合，分子量大，降低副反应,P
6、LA的制备方法,其他方法： BRUSSELS BIOTECH 乳酸聚乳酸低聚体富含乳酸的气相和富含低聚体的液相液态粗乳酸结晶预纯化乳酸纯化乳酸聚乳酸 BOTELHO T 发酵法 培养液 、乳清、乳糖和Flavourzyme (RTM)的新鲜肉汤,聚乳酸纤维的生产,干法纺丝 聚乳酸纺丝液过滤计量喷丝板溶剂蒸发纤维成型卷绕拉伸成品 熔融纺丝 聚乳酸真空干燥熔融挤压过滤计量喷丝板冷却成型卷绕热盘拉伸成品,三、PLA的发展历史与现状 现在市场上的PLA纤维及其原料大部分来源于日本、美国和德国,发展历史 1932年 杜邦公司 Carothers 低分子质量聚乳酸 1962年 Cyanamid公司 用聚乳
7、酸制成可生物吸收的医用缝合线 1991年 Cargill公司 以玉米为原料 生产高分子PLA 2001年 陶氏化学与Cargill 合作成立CDP公司 采用两步法聚合技术 世界上最大的聚乳酸生产工厂 2008年 Nature Work 新产品与新技术,发展历史 1989年 日本钟纺公司与岛津公司合作开发PLA纤维 1994年开发出lactron纤维 1998年开发出用此纤维制造的服饰产品 三井化学 固相缩聚直接合成PLA低聚物 惰性气体 中得到分子质量较高的PLA 帝人公司 纤维级耐热PLA Biofront 熔点210,发展历史 德国STFI研究所和Leibniz聚合物研究所 以PLA为原料
8、的纺黏非织造布 国内 PLA 的生产技术仍处于起步阶段 对纤维纺丝的生产技术研究少 在生物应用上有所突破 2010年 南开大学 可代替金属材料的骨折内 固定钉,四、PLA的应用及发展前景,5、生物医学材料,聚乳酸（PLA）的应用,聚乳酸（PLA）,1、包装材料（食品，汽车，电子 等领域,2、一次性生活用品和餐饮用具,3、农林渔业材料,4、纤维纺织材料,。,外科手术缝合线 药物控制释放系统 组织工程方面的应用 骨折内固定材料 基因治疗载体 眼科材料,聚乳酸及其共聚物的研究与应用是近年来生物医学材料研究的重要方向，为生物医学的发展提供了新的手段。 目前国内外学者正从基础和应用两方面广泛展开对聚乳酸
9、体系的研究开发，重点是生物降解性试验方法及评价标准、降解机理、合成加工和应用技术等。随着研究的不断深入，随着生物医学和材料学的进一步结合，聚乳酸及其共聚物在生物医学领域的研究将会越来越广泛和深入。,随着PLA纤维聚合工艺的局部成熟，它被认为是最具发展前景的“绿色环保”纤维之一。它具有芯吸导湿性、良好的抗紫外线性和耐菌性，优良的阻燃性、出色的回弹性及悬垂性。因此用PLA纤维制得的非织造布可用于农业；园艺方面，可用作种子培植、育秧、防霜及除草用布等；在医疗卫生方面，可用作手术衣、手术覆盖布、口罩等，也可用作尿布、妇女卫生巾的面料及其他生理卫生用品；在生活用品方面，可用作衣料、擦揩布、滤渣袋等。,谢
10、谢,PLA薄膜有高透明度、高光泽度等优点，同时具有持久宜人香味和优质的透气性，能使得净菜、面包、油炸圈等保持新鲜，可作为食品包装材料广泛应用。,聚乳酸应用的突破，最有可能是出现在包装市场，而且最有可能是在食品包装方面。 拥有世界上最大的聚乳酸品牌的美国卡基尔道聚合物公司的聚乳酸市场大约80%是在包装方面。,由于聚乳酸复合材料的生物降解性和利于回收,不对环境产生压力,可广泛的用于生产一次性餐饮用具。例如:塑料容器,杯子、盘子、食品容器(盒)、液体容器(瓶、桶)、饮料用瓶、餐具(刀、勺叉)、快餐盒、方便面碗、开水冲泡餐具、电子微波炉加热餐具等。也可用于休闲用品,如钓鱼、野外旅行用具等。故其市场前景
11、非常广阔。,为了节省石油资源同时减少地球温室效应，进一步拓展由可再生的生物资源制造而来的聚乳酸的应用领域，日本许多公司对PLA在电子电器领域的应用进行了深入研究并取得了卓越的成效。,日本NEC公司笔记本电脑部件材料 日本富士通公司的笔记本电脑机壳材料 富士通公司的LSI包装带 索尼公司 IC卡 ,聚乳酸（PLA）发展前景,简而言之：发展前景广阔 国内 追求 环保 绿色 可再生 PLA 国外 低能耗 可持续,聚乳酸（PLA)发展前景,聚乳酸本身具有一些缺点 1、制品有脆性，抗冲击性差、亲水性差 2、降解周期难以控制 3、价格太贵,共混改性 增塑改性 共聚改性 改性 交联改性 表面改性 复合改性,谢谢！,
