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生物降解塑料PLA及PBS性能及应用
文章作者admin: 时间:2021-10-12 09:01

聚乳酸(PLA):又名聚丙交酯,是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物,属于聚酯家族。PLA的生产过程无污染,产品可生物降解。废旧PLA经55℃以上堆肥或富氧和微生物作用,可分解为二氧化碳和水,实现自然界物质循环,对环境无任何影响。目前生产PLA主要采用丙交酯开环聚合工艺。首先将乳酸脱水生成低聚物,然后解聚生成丙交酯,再进行开环聚合生成PLA。PLA的缺点是降解条件相对苛刻。然而,由于PLA在生物可降解塑料中的成本相对较低,PLA的消费量处于前列。

 

聚丁二酸丁二酯(PBS)是一种由丁二酸和丁二醇通过缩聚反应脱水制得的脂肪族聚酯,外观呈乳白色,无嗅无味,因具有良好的生物相容性和生物可吸收性,易被自然降解为二氧化碳和水,是典型的可完全生物降解材料。


性能特点

PLA 的韧性比较差,缺少弹性以及柔性,质地硬而且脆性大,熔体强度相对较低,结晶速率过慢等,上述缺陷限制了其在很多方面的应用。PLA 的化学结构中含有大量的酯键,导致其亲水性差,降解速率需要控制。

 

PBS是一种结晶度较高的聚酯,具有良好的力学性能,其力学强度与聚丙烯、聚乙烯等通用塑料相近,可适应注塑、挤出、吹膜和层压等制备工艺。

 

PLA及PBS等塑料的性能对比见下表:

 

应用前景

PLA:

PLA具有可靠的生物安全性、生物降解性、良好的力学性能和易加工性,广泛应用于包装、纺织、农用塑料薄膜和生物医用高分子等行业。

 

PLA 具有良好的力学强度、透明性、加工性以及生物相容性,可用作各类食品包装材料。然而其脆性大、阻隔性能低、热稳定性差等缺陷却严重制约它的应用。利用纳米技术将PLA 与各类有机、无机纳米填料复合,实现PLA 的多功能化与高性能化,如提高其力学性能、热稳定性能、紫外光/气体阻隔性能、抗菌性能等,进而促进PLA 在食品包装领域的应用。

 

此外,用PLA 材料3D 打印的制品外观表面较光滑及不翘边,已经被广泛地应用于包括医学模型、骨组织修复支架及药物输送系统等生物医学领域。

 

PBS:

PBS的应用主要集中在一次性餐具和食品包装等行业,在生物医学方面的应用大多处于实验室研究阶段。关于PBS纤维的开发尚处于起步阶段,在PBS纤维开发及产业化方面的研究将是一个重要方向。

 

此外,改性后的PBS制品在自然界中往往降解缓慢且存在特殊性,因此在进行PBS及其改性共聚物研发的同时,国内对PBS生物降解的重要性开始关注,主要集中在PBS的生物堆肥降解、PBS的微生物降解以及PBS降解酶的研究等方面。



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