碳酸钙填充改性PLA的性能研究文献综述
2020-04-10 16:33:22
文 献 综 述
聚乳酸(PLA)是以玉米等原料的发酵工艺生产的乳酸经过直接缩聚一步法和先经过脱水缩合得到环状二聚体,再开环聚合的二步法得到。由于PLA可以被自然界的微生物分解成二氧化碳和水,对环境没有污染,具有优良的可生物降解性[1,2]。
近年来,以可再生植物资源为原料制备可生物降解聚乳酸(PLA)塑料的研究迅速发展。高分子量PLA的拉伸模量和弯曲强度等都很高,但PLA耐热性差、成本高等因素制约了其在多领域的广泛应用[3]。为降低成本并满足不同用途的需求,将PLA与一些无机材料如碳酸钙等复合,是被广泛采用的措施之一。目前人们已通过复合、共混、共聚等方法改变化学结构和性能,赋予PLA降解可控性、增强聚乳酸的力学性能和热稳定、改善亲水性等[4-6]。
聚乳酸(H-[OCHCH3CO]n-OH)的热稳定性好[7],加工温度170~230℃,有好的抗溶剂性,可用多种方式进行加工,如挤压、纺丝、双轴拉伸,注射吹塑。由聚乳酸制成的产品除能生物降解外,生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好,光华伟业开发的聚乳酸(PLA)还具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性,因此用途十分广泛,可用作包装材料、纤维和非织造物等,目前主要用于服装(内衣、外衣)、产业(建筑、农业、林业、造纸)和医疗卫生等领域。聚乳酸的优点主要有以下几方面:
(1)聚乳酸(PLA)是一种新型的生物降解塑料,使用可再生的植物资源(如玉米)所提出的淀粉原料制成。淀粉原料经由发酵过程制成乳酸,再通过化学合成转换成聚乳酸[8]。其具有良好的生物可降解性,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,不污染环境,这对保护环境非常有利,是公认的环境友好材料。据新闻报道在2030年全球温度将升至60℃,普通塑料的处理方法依然是焚烧火化,造成大量温室气体排入空气中,而聚乳酸塑料则是掩埋在土壤里降解,产生的二氧化碳直接进入土壤有机质或被植物吸收,不会排入空气中,不会造成温室效应。
(2)机械性能及物理性能良好。聚乳酸适用于吹塑、热塑等各种加工方法,加工方便,应用十分广泛[9]。可用于加工从工业到民用的各种塑料制品、包装食品、快餐饭盒、无纺布、工业及民用布。进而加工成农用织物、保健织物、抹布、卫生用品、室外防紫外线织物、帐篷布、地垫面等等,市场前景十分看好。
(3)相容性与可降解性良好。聚乳酸在医药领域应用也非常广泛,如可生产一次性输液用具、免拆型手术缝合线等,低分子聚乳酸作药物缓释包装剂等。
(4)聚乳酸(PLA)除了有生物可降解塑料的基本的特性外,还具备有自己独特的特性。传统生物可降解塑料的强度、透明度及对气候变化的抵抗能力皆不如一般的塑料。
(5)聚乳酸(PLA)和石化合成塑料的基本物性类似,也就是说,它可以广泛地用来制造各种应用产品。聚乳酸也拥有良好的光泽性和透明度,和利用聚苯乙烯所制的薄膜相当,是其它生物可降解产品无法提供的[10]。
(6)聚乳酸(PLA)具有最良好的抗拉强度及延展度,聚乳酸也可以各种普通加工方式生产,例如:熔化挤出成型,射出成型,吹膜成型,发泡成型及真空成型,与目前广泛所使用的聚合物有类似的成形条件,此外它也具有与传统薄膜相同的印刷性能。如此,聚乳酸就可以应各不同业界的需求,制成各式各样的应用产品[11]。
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