現在市場上（shàng），代表性的生物型樹脂主要有如下幾（jǐ）種：PLA（聚乳酸）、醋酸纖維塑料、PBS（聚丁二酸丁二酯）、PHA（聚羥基脂肪酸酯）、澱粉樹脂等。

        其中，從（cóng）材料物（wù）性、量（liàng）產效率、成本、供（gòng）貨安定性，以及從實際應用到成型加工適應性等方麵看，PLA（聚乳酸（suān））被產業界認為是最有發展前（qián）途的綠色材料。

       PLA全（quán）稱：polylactic acid，也稱（chēng）為聚（jù）丙交酯(polylactide)，屬於聚酯（zhǐ）家（jiā）族。聚乳酸是以乳酸為主要原料聚合得到的（de）聚（jù）合物，原料來源（yuán）充分而且（qiě）可以再生，主要以玉米、木薯等為原料。

        此（cǐ）前分析指出，由西歐國家發起的（de）“限製或停止使用塑料袋以及（jí）其他一次性塑料製品”等行（háng）動，將進一步推動生物可降解塑料（liào）的市場（chǎng）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，年平均增長率9%，有望在2023年達到17億美元，需求量到55萬（wàn）噸，其中PLA將扮演重（chóng）要角色，食品包裝（zhuāng）等領域發（fā）展最快（kuài）。2018年，PLA薄膜在生物（wù）聚合物薄膜市場份額（é）中占到25％以上（shàng）。www.nbcredit.net南京免费午夜福利视频精工PLA可降解薄（báo）膜（mó）生（shēng）產線


       食品包裝，一（yī）次性餐具(包括杯子、盤子和刀（dāo）叉等)以及塑料袋是生物可降解塑料最大（dà）的用戶市場，加上目前很（hěn）火爆（bào）的電商快遞，這是中國“白色汙染”的主要來源，可降解塑料或許（xǔ）承擔不起解決“白色汙染”的重任，但它是（shì）目前一個很好的選擇。


        PLA在市場上的應用主要集（jí）中在包裝、醫用和（hé）紡織（纖（xiān）維）三（sān）大領域（yù），其中在包裝行業的應用尤為突（tū）出。一起看看改性PLA在包裝行業的應用。www.nbcredit.net南京（jīng）免费午夜福利视频精工PLA可降解薄膜生產（chǎn）線


PLA在包裝行業的應用


包（bāo）裝的目的在於保護產品、方便儲運、促進銷售，具體（tǐ）相關性能和基本要求如下。


        與傳（chuán）統（tǒng）的PE和PP材料相比，PLA的熔（róng）點（約180℃）較高，加工（gōng）性較好（hǎo）。PLA的（de）硬度、力學性能與傳統（tǒng）的樹脂（如PS）相近（jìn），有較好的透明度和極好的光澤度等（děng），比較適合用作包裝材料。但缺（quē）點也（yě）比較突出（chū），與常用的高阻（zǔ）隔尼龍、聚偏二氯乙烯（xī）（PVDC）等（děng）相比（bǐ），PLA的氧氣和水蒸氣阻隔性不足，對含油脂（zhī）食品的保護性（xìng）不夠（gòu）。加（jiā）上PLA韌性較（jiào）差，Tg較低（dī），抗衝擊性差，注定（dìng）PLA暫時不（bú）適合用於耐久（jiǔ）性較高的包裝領域。此外，PLA的（de）降解（jiě）周期不好控製，在使用中容易出現不同程度（dù）的降解或水解，其性能會下降，材料成本是傳統的PE、PP的2.5倍以上，這些都不容（róng）忽視。


       PLA在包裝行業的應用（yòng）主要對標改性（xìng）PP、PE和PET，此外緩衝材料對標EPS、EPE和EPU。鑒於PLA的優勢，作為（wéi）包（bāo）裝材料可製成薄膜、發泡（pào）材料和容器，如軟包裝袋、塑料瓶、緩衝材料、一次性（xìng）餐（cān）具等，從形態（tài）來看主要是薄膜，其次是容器和片材。PLA的降（jiàng）解性、阻隔性、力學性（xìng）能、光學性能、抗菌性、導電性和壓電性，大多（duō）與結晶度有關，如果提高PLA的結晶度，其（qí）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（jiàng）。所以改性PLA作（zuò）為包裝材料使用（yòng）時，關鍵在於控製其結晶行為，使各方（fāng）麵（miàn）性能達到最優。


（1）PLA薄膜


        PLA薄膜主（zhǔ）要有高透明（míng）薄膜、熱縮（suō）膜、粒料共混吹塑膜袋及PLA基複合材料薄膜。PLA薄膜可代替傳統（tǒng）薄膜材料作為新（xīn）型包裝材料（liào），如（rú）沃爾瑪超市要求采用全降解PLA薄膜袋來替代傳統的不可降（jiàng）解PE袋，日本（běn）電（diàn）子產品也（yě）開始采用PLA納米複合薄膜包裝。

（2）PLA容器

PLA瓶子（一次性（xìng））和水杯



        由於PLA的（de）降解性，被用於生產水和果汁瓶，但該市場有限，注射-拉伸-吹塑是 PLA 瓶子典型的生產方式，多應用在（zài）短期貨架的食品包裝上。PLA瓶的透明度和阻氧（yǎng）性都比PE瓶要好，由於PLA的（de）蠕變行為不足和（hé）對CO2的低（dī）阻隔性，PLA

        瓶子的應用隻限於非碳酸飲料。利用PLA瓶包裝有機果汁飲料，可（kě）保證60天的貨架期。丹麥塑膠公司使用PLA包裝低溫的麵食、肉、沙拉等新鮮食品，可以達到很長的保質期（qī）。歐洲市場推出了PLA材質的酸奶杯和飲品包裝瓶，可達到歐（ōu）盟相關食品容器的標（biāo）準。有公司已經開出的高透明性耐熱級PLA水瓶，可以滿足既透明又耐熱（耐熱溫度≥100℃）的應用條件。國內市場將PLA塗（tú）覆在紙上製成淋膜紙杯，用於各種（zhǒng）防水防油（yóu）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（shēng）產一次性餐飲用（yòng）具（如快餐盒、方便麵碗等）和緩衝包裝的襯墊，不會產生白色汙染，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PLA發泡材質設（shè）計為逼真的果蔬外（wài）形，兼具環保與美觀（guān）性。值得注意的是，發泡是（shì）PLA低成本使用的一種有效方法。純PLA熔體強度較低，熔體黏度對剪切不（bú）明顯，不適合（hé）擠出塗覆、發泡等加工手段，但其熔體強度可以通過改變分子鏈拓撲結構，比如長鏈支化來改善。www.nbcredit.net南京住（zhù）野精工PLA可降解（jiě）薄膜生產線

1.降解性

         PLA在（zài）常溫下較穩定，但在高溫環境、酸堿環境或微生物環境中會迅速降解（jiě）（涉及微生物降解、水解、光（guāng）解、輻射降解和熱降解等），性能下降很快，最終變成CO2和水。影（yǐng）響PLA降解的因素有樹脂分子量、結晶狀態（tài）、微觀結構、環境溫濕度、pH值、氧（yǎng）氣、光照時間和環境微生物。PLA在自然環境中的降解動力學研究對（duì）使用和廢棄非常（cháng）重要（yào），現階段有關的研究（jiū）較少。PLA的降解很複雜，大致可（kě）分為兩個階段：前期是物理性降解，靠環境（jìng）中的溫度和濕度（水）打斷酯鏈，裂解（jiě）成寡聚物（低聚物）或單體（tǐ），後期通過微生物和酶（méi）作用，變成CO2和水（shuǐ）。一般（bān）是先從非晶區開始，延伸到晶區。


        PLA的生物堆肥降解一（yī）般利用PLA本身的生物可降解性，可用PLA薄膜實現，並以（yǐ）薄膜降解前後（hòu）的失重（chóng）率作為降解性能的評判標準。由於PLA的生物堆肥降解時（shí）間較（jiào）長、降解率較低等問題，往往利用堆肥及汙泥中的有效微（wēi）生物對其進（jìn）行降解。下（xià）表總結了近年來發現的PLA降解菌株，並考察其降解率。


2.阻隔性

         阻隔（gé）性是阻隔氣體和水蒸氣透過的能力，對食品包裝尤（yóu）其（qí）重要。例如真空包（bāo）裝、充氣包裝、氣調包裝要求材（cái）料的阻隔性盡可能的好，而新鮮果蔬的自發式（shì）氣調保鮮則要求材料對氧氣和二氧化碳等（děng）氣體有不（bú）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（qì）和阻濕。影響PLA阻隔性（xìng）的因素主要包括自身因素（分子結構和（hé）結晶狀態）和外界因素（溫度、濕度、外（wài）力）。

        對PLA薄膜進行加熱（rè）或拉伸處理會影響其阻隔性，如研（yán）究通過不同（tóng）拉伸比對（duì）PLLA薄膜阻隔性能的影響，發現拉伸比由1增大到6.5時，PLLA的結晶度由0.2%增（zēng）加到41.8%，結晶速率也有提高，阻隔性得（dé）到了一（yī）定的改善。在（zài）PLA基體中添加一些阻擋物（一般為納米填充顆粒，如（rú）黏土和纖（xiān）維）也可以提高PLA的阻隔性，其原理是延長了小分子的水（shuǐ）或氣體滲透過程的彎曲路徑。分別製備PLA/CNF（纖維素納米纖維），PLA/CNC（納米晶體纖維素）和PLA/OMMT（有（yǒu）機改（gǎi）性蒙脫土）這3種納米複合材（cái）料（liào），結果對比發現，這些複合材（cái）料均比純PLA的阻隔性更好（hǎo），且水蒸氣透過率大（dà）幅度降低。若以（yǐ）矽烷偶聯劑（jì）處理的氧化石墨烯（FGO）和水性聚氨酯丙烯酸（WPUPA）光固（gù）化（huà）材料組成阻隔塗料，采用表麵塗覆阻隔塗料法也可（kě）以顯著（zhe）提高PLA薄（báo）膜的阻氧性（xìng）能。

3.力學性

        PLA柔性和彈性不足，極易（yì）彎曲變形，應用於包裝時需對其進行增韌改性，具體改性方法見前文。很多研究表（biǎo）明，PLA/非降（jiàng）解樹脂共混確實可以（yǐ）顯著改善其（qí）抗衝擊性能，但是（shì）改性（xìng）後產物降解不完全，還會降低PLA的透明性，考慮到安（ān）全性（xìng），這類產品不適合直接用於（yú）食品包裝。用於食品包裝的PLA通常采用生物降解樹脂進行（háng）共（gòng）混增韌，常用的柔性（xìng）聚合物有聚乙二醇（PEG）、聚乙（yǐ）醇酸（PGA）、聚己內酯（PCL）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）和聚己二酸（suān）/對苯二甲酸丁二酯（PBAT）等。另外有機小分子或大分子，如三乙酸甘油酯、檸檬酸三丁（dīng）酯、葡萄糖酸酯、甘（gān）油（yóu）、各種植物（wù）油等，均可以增加PLA的韌性，但（dàn）是部分會降低Tg及彈性模量等（děng）力學性能。

4.光學性

        PLA具有其他可降解塑料少有的透明度和光澤度，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的透明（míng）性。美國College Farm牌糖果采用了透明的PLA薄膜，恰（qià）恰利用其（qí）低（dī）韌性實現糖（táng）果扭（niǔ）結端的穩定性，光澤效果與傳統糖果玻璃紙包裝膜類似，高於BOPP，阻隔性卻（què）優於傳統（tǒng）包裝，效（xiào）果相近的情（qíng）況（kuàng）下環（huán）保（bǎo）材料更（gèng）受顧客青睞。


5.熱性能


         PLA材料的（de）熱穩定性與PVC相當，但不（bú）如PP，PE及PS，加工溫度（dù）一般控製在170~230℃之間，適用於注（zhù）射、拉伸、擠出、吹塑等普通工藝和（hé）3D打印。在實（shí）際加工過（guò）程中PLA結晶速率較慢，導致PLA的熱變形溫度較低，限製（zhì）了其（qí）在熱灌裝或熱殺菌產品包裝（zhuāng）上的應用。浙江海正生（shēng）物材料股份有限公司和（hé）中（zhōng）科院長春（chūn）應化所一直在（zài）致力於耐熱（rè）型PLA的開發（fā），並取得一定成效。PLA耐熱改性方法已在前文中詳（xiáng）述，這裏不再分享。


6.抗菌性

       抗菌（jun1）包（bāo）裝是（shì）將包裝材料和防腐劑組合（hé），以提高食品貨架期和安全性，將製（zhì）約食品保藏的（de）各種因素巧妙結合應（yīng）用的綜合方法，抗菌包裝（zhuāng）效果受抗（kàng）菌劑、微生物、環境等因素影響，此外材（cái）料本身的抗菌性（xìng）也十分關鍵。PLA可使產品表（biǎo）麵形成（chéng）弱（ruò）酸性環境，有抑菌和防黴效果，如果輔助使用其（qí）他（tā）抗菌（jun1）劑，可以達到90%以上的抗菌（jun1）率。常用（yòng）的無機抗菌劑主要有銀、銅、鋅等金屬的離子或（huò）氧化物，包裝常用的（de）有機抗菌劑有香草醛，丁香精油、肉桂（guì）精（jīng）油、茴香精油、檸檬草精油等天（tiān）然植物抗菌精油或乙基香草醛類化合物，其他抗菌劑的食品安全性有待（dài）研究，一般有（yǒu）機抗菌（jun1）劑耐熱性較差，有效（xiào）期短。使用溶液澆鑄的方（fāng）法製備光滑且致密的PLA/納米ZnO複合薄膜，複合薄膜在不降低透明度的前提下具有阻擋紫外線的性能（néng），添加質量分數為0.5%的ZnO後，ZnO/PLA薄膜的拉伸強度比PLA薄膜增加了27.5%，水蒸（zhēng）氣透過率降（jiàng）低了30.5%，對食源性（xìng）致病菌大腸杆菌和李斯特菌有抑製作用。


       總體而（ér）言，現階段由於成（chéng）本和部分性能的限製，PLA還沒有全麵大規模應用於包裝行業，下一步需要（yào）進一步改（gǎi）善PLA的（de）降解性、韌性、耐熱性、阻（zǔ）隔性、導電性等，優化PLA的生（shēng）產工藝，降低材料成本。值得注意的是（shì），一般的改性手段不會單獨提高某一性能，各項性能之間有一定關聯性（xìng），需求根據使用要求，追求各項性能的（de）均衡（héng）。目前PLA在包裝行業的應用主要是一次性塑料袋、餐具、緩衝（chōng）材料等短期使用的（de）領域，隨著耐熱性、阻隔（gé）性、透明性等指標更加均衡，近（jìn）幾年會逐漸向高耐（nài）熱（rè）性餐具、食（shí）品飲料的可視包裝薄膜、容器方麵拓展，相信不久（jiǔ）之後就可以在市場上看到相關產品（pǐn）。

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