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聚乳酸（PLA）的特性及发泡技术--中科新材
作者:
时间:
2023-11-28
聚乳酸（PLA）是一种新型的高分子材料，由于其具有广泛的用途和独特的优点，正逐渐受到人们的重视和青睐。聚乳酸是一种由可再生植物资源，如玉米等淀粉原料制成的生物降解性塑料，可完全被自然界中微生物降解，最终生成二氧化碳和水。这种环保优势使得聚乳酸成为一种理想的绿色环保材料，被广泛应用于包装、医疗、汽车、家居等多个领域。
聚乳酸的特性
聚乳酸（PLA）具有优异的生物降解性能，可胜任大部分合成塑料的用途，废弃后能完全降解，分解成CO2，和H2O，不会对环境造成污染。这一特性使得聚乳酸成为一种理想的环保材料，被广泛应用于包装、农业和医疗等领域。
聚乳酸在生产过程中不使用任何有害的化学物质，因此它对环境和人体都是安全的。此外，由于聚乳酸具有较好的透明度，因此常被用于生产食品包装和医疗器材等对透明度要求较高的产品。
尽管聚乳酸是一种生物降解性材料，但它的机械性能并不逊色于传统的石油基塑料。它可以承受高温、低温，并且有着良好的抗冲击性和抗拉伸性。这些优点使得聚乳酸在许多领域中具有广泛的应用前景。
聚乳酸发泡技术
目前PLA的发泡方法一般分为物理发泡和化学发泡。物理发泡是以超临界的CO2或N2作为发泡剂，采用在短时间内降压、升温的方法使气体发泡剂在聚乳酸内部成核、生长，最终达到稳定状态。化学发泡是以使用发泡剂发生化学反应生成气泡的方法来发泡，在发泡过程中会存在发泡剂残留问题，因此其在绿色环保方面不如物理发泡法。
高分子材料的熔体强度是取得良好发泡效果的关键，由于PLA存在熔体强度低、结晶速率慢等不利于发泡的原始特性，在使用聚乳酸进行发泡之前，必须对聚乳酸进行改性处理。
PLA的改性主要可分为化学改性、填充改性、纤维增强和共混改性。其中，化学改性主要是指在聚乳酸中加入扩链剂或交联剂，对于提高聚乳酸的熔体强度具有非常显著的作用，同时，扩链剂或交联剂的引入，也会影响聚乳酸结晶温度。填充改性一般是在PLA中引入成核剂，可以有效提高聚乳酸的结晶速率，其对于聚乳酸的结晶温度和结晶度也会有一定影响。纤维增强和共混改性对于PLA会产生综合作用，不仅可以提高聚乳酸的熔体强度，还会对PLA的结晶速率、结晶温度、结晶度等指标产生一定影响。
聚乳酸的结晶速率慢、结晶度低是限制聚乳酸应用的另一个问题，成核剂的引入可以诱导聚合物结晶，提高结晶速率，同时扩大聚合物的结晶窗口。纤维增强是聚合物改性的常用手段，使用植物纤维、无机纤维等纤维材料均可对聚乳酸发泡产生一定影响。
植物纤维由于其的天然可降解性，添加到聚乳酸中在提高PLA性能的同时，还不破坏聚乳酸材料的环保可降解性，因此备受研究者的青睐。为了增强聚乳酸的熔体强度和结晶性能，以达到更加优良的发泡性能，还可以将聚乳酸与一些结晶聚合物、无规共聚物以及其他可生物降解材料一起共混，制备成PLA复合材料。
随着环保意识的提高和对可持续发展的追求，聚乳酸作为一种绿色环保的未来材料，其发展前景非常广阔。全球各地的科研机构和企业都在积极研发和推广聚乳酸的应用，使得它的生产成本逐渐降低，应用领域也日益扩大。
