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（xiān）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（qí）中，從材料物性、量產效率、成本、供（gòng）貨安定性，以及從實（shí）際應用到成型加工適應性等（děng）方麵看（kàn），PLA（聚乳酸）被產（chǎn）業界認為是最有發展前途的綠色材料。

       PLA全稱：polylactic acid，也稱為聚丙交酯(polylactide)，屬於聚酯家族。聚乳酸是以乳酸為主要原料（liào）聚合得到的聚合物，原料來源充分（fèn）而且可以再（zài）生，主要以玉米、木薯等為原料。

        此前分析指出（chū），由西歐國家發起的“限製或停止使用塑料袋（dài）以及其他一次性塑料製品”等行動，將進一步推（tuī）動生物可（kě）降解（jiě）塑（sù）料的市場需求。2018年全球生物可降解（jiě）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55萬噸，其中PLA將扮演重要角色，食（shí）品包裝等領（lǐng）域發展最快。2018年，PLA薄膜在生物聚（jù）合物薄膜市場份額中占到25％以上。www.shzlyh.com南京91视频网站精工PLA可（kě）降解薄膜生產線（xiàn）


       食品包裝，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解塑料最大的用戶市場，加上目前很火（huǒ）爆的電商快遞，這是中國“白色汙染”的主（zhǔ）要來源，可降解塑料或許承（chéng）擔不起解決“白色汙染”的重任，但它是目前一個很（hěn）好的選擇。


        PLA在市場上的應用主要集中在包裝、醫用和（hé）紡織（纖維（wéi））三大領域，其中在包裝行業的應用（yòng）尤為（wéi）突出。一起看（kàn）看改性（xìng）PLA在包裝行業的應用。www.shzlyh.com南京91视频网站精工PLA可降解薄膜生產（chǎn）線


PLA在（zài）包裝行業的應用


包裝的目的在於保護產（chǎn）品、方便儲運、促（cù）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（liào）相比，PLA的熔點（約180℃）較高（gāo），加（jiā）工性較好。PLA的硬度、力學性能與傳統的（de）樹脂（如PS）相近（jìn），有較好的透（tòu）明度和極好的光澤（zé）度等，比（bǐ）較適合用作包裝材料。但缺點也比較突出，與常用的高阻隔尼龍、聚偏二氯乙（yǐ）烯（PVDC）等相比（bǐ），PLA的氧氣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（xìng）較差，Tg較低，抗衝擊性差，注定PLA暫時不適合用於耐久性較（jiào）高的包裝領域。此外，PLA的降解周（zhōu）期不好控製，在（zài）使用中容易出現不（bú）同程度的降解或水（shuǐ）解，其性（xìng）能會下降，材料成本是傳統的PE、PP的2.5倍以上，這些都不容忽視。


       PLA在包裝行業的應用主要（yào）對標改性PP、PE和（hé）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（liào）可製成薄膜、發泡材（cái）料和（hé）容器，如（rú）軟包裝袋、塑料瓶（píng）、緩衝材料、一次性餐具等，從形態來看主要是薄膜，其次是容器和片材。PLA的降解性、阻（zǔ）隔性、力學性能、光學性能、抗菌性、導電性和壓電性，大多與結晶度有關，如果提高PLA的結晶度，其阻隔性、力學性（xìng）能一般會提高，但加工性、降解性和透明度通常會（huì）下（xià）降。所以改性PLA作為包裝材料使用時，關鍵在（zài）於控製其結晶（jīng）行為，使各方（fāng）麵性能達到最優（yōu）。


（1）PLA薄膜


        PLA薄膜主要有高透（tòu）明（míng）薄膜、熱（rè）縮膜（mó）、粒料共混（hún）吹塑膜（mó）袋及PLA基複合材料薄膜。PLA薄膜可代替傳（chuán）統薄膜材料作為新型包裝材料，如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解（jiě）PE袋，日本電子產品也開始采用PLA納米複合薄膜（mó）包（bāo）裝。

（2）PLA容器

PLA瓶子（zǐ）（一次性）和水杯



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

        瓶（píng）子的（de）應用隻限於非碳酸飲料。利用PLA瓶包裝有機果汁飲料，可保證60天的貨（huò）架期。丹麥塑膠公司使用PLA包裝低溫的麵食、肉、沙（shā）拉等新鮮（xiān）食品，可以達到很長的保質期。歐（ōu）洲（zhōu）市場推出了PLA材質的酸奶杯和飲品包裝瓶（píng），可達到歐盟相關（guān）食品容器的（de）標準。有公司已經開出的高透明性耐熱級PLA水瓶，可以滿足既透（tòu）明又耐熱（耐熱（rè）溫度≥100℃）的應用條件。國內市場將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（fā）泡材料




         PLA發泡材料兼具生物降解性，可用於生產一次性餐（cān）飲用具（如快餐盒、方便麵碗等）和緩衝包裝的襯（chèn）墊（diàn），不會產生白色汙染，尤（yóu）其是PLA耐熱餐具將變得更（gèng）加（jiā）實用。“Graft”係列一次性餐具采用PLA發泡材質設計為逼真的果蔬外（wài）形（xíng），兼具環保與美（měi）觀性（xìng）。值得注意的是，發泡是PLA低成本（běn）使用的一種有效方法。純PLA熔體強度較低（dī），熔體黏度對剪（jiǎn）切不明顯，不適（shì）合擠出（chū）塗覆、發泡等加工手段，但其（qí）熔體強度可以通過改變分子鏈拓撲結構，比如長鏈（liàn）支化來改善。www.shzlyh.com南京91视频网站精工PLA可降解薄膜生產線（xiàn）

1.降解性

         PLA在常（cháng）溫下較穩定，但在高溫環境、酸堿環境或微生（shēng）物環境中會迅速降解（涉及微生物降解、水解、光解、輻射（shè）降解和熱降解等），性能下（xià）降很快，最終變成CO2和水。影響PLA降解的因（yīn）素有樹脂分子量、結（jié）晶狀態、微觀結構、環境溫濕度、pH值、氧氣、光（guāng）照時間和環（huán）境微生物。PLA在自然環境中的（de）降解動力學研究對使用和廢棄非（fēi）常重要，現階段有（yǒu）關的研究較少。PLA的降解很複雜（zá），大致可分為兩個階（jiē）段（duàn）：前期是物理性降解，靠環境中的溫度和濕（shī）度（水）打（dǎ）斷（duàn）酯鏈，裂（liè）解成寡聚物（低聚物）或單體，後期（qī）通（tōng）過微生物和酶作用，變成CO2和水。一般是先從非（fēi）晶區開始，延伸到（dào）晶區（qū）。


        PLA的（de）生物堆肥降解一般利用PLA本身的生物可（kě）降（jiàng）解性，可用PLA薄膜實現，並以薄膜降解前後的失重率作為（wéi）降解性能（néng）的評判標準。由於PLA的生（shēng）物堆肥（féi）降解時間較長、降解率（lǜ）較低等問題，往往利用堆肥及汙泥中的有效微生物對其進行降解。下（xià）表總結了（le）近年來發現的PLA降解菌株，並考察其降解率。


2.阻隔性

         阻（zǔ）隔性是阻隔氣（qì）體和水蒸氣透（tòu）過的能力，對食品包裝尤其重要。例如真空（kōng）包裝、充氣（qì）包裝、氣調（diào）包裝要求材料（liào）的阻隔性盡可（kě）能的好，而新鮮果蔬的自發式（shì）氣調保鮮則要求材料對氧（yǎng）氣和二氧化碳等氣體有不同的透氣性；防潮包（bāo）裝要求材（cái）料（liào）阻濕（shī）性好（hǎo）；防鏽包裝要求材料能（néng）夠阻氣和阻濕（shī）。影響PLA阻（zǔ）隔性的因素主要包括（kuò）自身因（yīn）素（分子結構和結晶狀態）和外界因素（溫度、濕度、外力）。

        對（duì）PLA薄（báo）膜進行加（jiā）熱或拉伸處理會影響（xiǎng）其（qí）阻（zǔ）隔性，如研究通過不同拉伸比對PLLA薄（báo）膜阻隔性能的（de）影響，發現拉伸比由1增（zēng）大到6.5時，PLLA的結晶度由0.2%增（zēng）加到（dào）41.8%，結晶速率（lǜ）也（yě）有提（tí）高，阻隔（gé）性得到了一定的改善。在PLA基體中（zhōng）添加一些阻擋物（一般為納（nà）米填充顆粒，如（rú）黏土和纖維）也可以提高PLA的阻隔性，其原理（lǐ）是延長了小（xiǎo）分子（zǐ）的水或氣（qì）體（tǐ）滲（shèn）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（有機改性（xìng）蒙脫土）這3種納米複合材料，結果對比（bǐ）發現，這些複合材料均比純PLA的阻隔性更好，且水蒸氣透過率大幅（fú）度降低。若以矽（guī）烷偶聯劑（jì）處理的氧（yǎng）化石墨烯（FGO）和水性聚（jù）氨酯丙烯酸（WPUPA）光固化材料組成阻隔塗料，采用表麵塗覆（fù）阻隔塗料法也可以顯著提高（gāo）PLA薄膜（mó）的阻氧（yǎng）性能（néng）。

3.力學性

        PLA柔性和彈性不足，極易彎（wān）曲變形（xíng），應用於包裝時需對其進行（háng）增韌改性（xìng），具體改性方法見前文。很多研究（jiū）表明，PLA/非降解樹脂共混確實可以顯著改善（shàn）其（qí）抗（kàng）衝擊（jī）性能，但是改性後產物（wù）降解不（bú）完全，還會降低PLA的透明性，考（kǎo）慮到安全性，這類產品不適（shì）合直接用（yòng）於（yú）食品包裝。用於食品（pǐn）包裝的PLA通常采用生物降（jiàng）解樹（shù）脂進行共混增韌，常用（yòng）的（de）柔性聚合物有聚乙二醇（PEG）、聚乙醇酸（PGA）、聚己內酯（PCL）、聚丁二酸丁二（èr）醇酯（PBS）和聚己二酸/對苯二甲酸丁（dīng）二酯（PBAT）等。另外有（yǒu）機小分子或大分子，如三乙酸甘油酯、檸檬酸三丁酯、葡萄糖（táng）酸酯、甘（gān）油、各種植物（wù）油等，均可（kě）以增加PLA的韌性，但是部分會降低Tg及彈（dàn）性模量等力學性（xìng）能。

4.光學（xué）性

        PLA具有其他可降解塑料少有的透明度和光澤度（dù），與玻璃（lí）紙（再生纖維（wéi）素（sù）薄膜）及（jí）PET相當，適合用作可視包裝（zhuāng），裝潢效果較好。一（yī）般PLA的透明度和光澤度不需要（yào）改進，需要注意（yì）的是在其他方麵改性（xìng）時盡可能地（dì）不要降低其良好的透明性。美國College Farm牌糖果采用了（le）透明的PLA薄膜，恰恰利（lì）用其低韌性實現糖果扭結端的穩（wěn）定性，光澤效果與傳統糖（táng）果玻璃紙包裝膜類似，高於（yú）BOPP，阻隔性卻優於傳統包裝，效（xiào）果相近的情況下環保材料更受顧客青睞。


5.熱性（xìng）能


         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（zhī）間（jiān），適用於注（zhù）射、拉伸、擠（jǐ）出（chū）、吹塑等普通工（gōng）藝和3D打印。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（dī），限製了其在熱灌裝或熱殺菌產品包裝上的應（yīng）用。浙江（jiāng）海正生物材料股份有限公司和中科院長春應化所一（yī）直在致力於耐熱（rè）型PLA的開發，並取得一（yī）定成效。PLA耐熱改性方法已在前文中詳述，這裏不再分享。


6.抗菌性

       抗菌包裝是（shì）將包裝材料（liào）和防（fáng）腐劑組合（hé），以提高（gāo）食品貨架期和安全性，將製約食品保藏的（de）各種因素巧妙結合應用的綜合（hé）方法，抗（kàng）菌包裝效果受抗菌劑、微生物、環境等因素影（yǐng）響，此外材料本身的（de）抗菌性也十分關鍵。PLA可使產品表（biǎo）麵形（xíng）成弱酸性環境，有抑菌和防黴效果，如果輔助使用其他抗菌劑，可以達到90%以上的抗菌（jun1）率。常用的無機抗菌劑主要有銀、銅、鋅等金屬的離子或氧（yǎng）化物，包裝常用的有機抗（kàng）菌劑有香草醛，丁香精油、肉桂精油、茴香精油、檸檬草精油等天然植物抗菌精油或（huò）乙基香草（cǎo）醛類化合物，其（qí）他抗菌劑的食品安全性有待研究，一（yī）般（bān）有機抗菌劑耐熱性較差，有效期短（duǎn）。使用溶液澆鑄的方法製備光滑且致密的PLA/納米ZnO複合薄膜（mó），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，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%，水蒸氣透過率（lǜ）降低了30.5%，對食源性致病菌大腸杆菌和李斯特菌有抑製作用。


       總體（tǐ）而言，現階段由於成（chéng）本和部分性能的限（xiàn）製（zhì），PLA還沒有全麵大規模（mó）應用於包裝行業，下（xià）一（yī）步需要進（jìn）一（yī）步（bù）改善PLA的（de）降解（jiě）性、韌性、耐熱性、阻隔性（xìng）、導電性等，優化PLA的生產工（gōng）藝，降低材料（liào）成本。值得注意的是，一般的改性手段不會（huì）單獨提高（gāo）某一性能，各項性能之間（jiān）有一定關聯性，需求根據使用要求，追求各項（xiàng）性能的均衡。目前PLA在（zài）包裝行業（yè）的應用主要是一次性塑料袋、餐具、緩衝材料（liào）等短期使用的領域，隨著耐熱性、阻隔（gé）性、透明性等指（zhǐ）標更加均衡，近幾年會逐漸向高耐熱（rè）性（xìng）餐具（jù）、食品飲料的（de）可視包（bāo）裝薄膜、容（róng）器（qì）方（fāng）麵（miàn）拓展，相信不久之後就可以在市場上（shàng）看到相關產品。

        南京91视频网站精（jīng）工機械有限公司有專業（yè）的流延膜生產（chǎn）線，公司主營的流延膜製造生產線有:TPU熱熔膠膜生產線，CPP/CPE流延膜生（shēng）產線，EVA太陽能封裝膠（jiāo）膜生產線，PE衛生透氣膜生產線，PVDF流延膜生產線（xiàn），PP三維立體薄（báo）膜生產線，醫用血液淨（jìng）化薄膜生產線，多層共擠阻隔膜生產線，LLDPE纏（chán）繞膜生產線等。

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