聚乳酸PLA性能全分析

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聚乳酸（PLA）是研究应用较为成熟的可降解塑料之一。其原料来自于可再生的植物纤维、玉米、农业副产品等，具有良好的生物降解性。PLA的力学性能优良，与聚丙烯塑料类似，可以在一些领域替代PP和PET塑料，同时兼有良好的光泽度、透明度、手感还有一定的抑菌性。

1PLA的生产现状

目前PLA的合成路线有两种，一种是直接缩聚法，即将乳酸在高温低压下直接脱水缩聚，生产工艺简单、成本低，但产物分子质量不均，实际应用效果差。另一种是丙交酯开环聚合法，是目前主流生产方式。

2PLA的降解性

PLA在常温下较稳定，但在稍高的温度环境、酸碱环境、微生物环境中容易迅速降解成CO2和水。因此可以通过控制环境和填料使PLA产品在有效期内能够安全使用，废弃后又能及时降解。

影响PLA降解的因素主要包括分子质量、结晶状态、微观结构、环境温湿度、pH值、光照时间和环境微生物等。PLA与其他材料共混可以影响降解速度。如PLA添加一定量的木粉或玉米秸秆纤维能够大大加快降解速率。

3PLA的阻隔性能

阻隔性指的是材料防止气体、水蒸汽透过的能力。阻隔性对包装材料来说十分重要，目前市面上最常见的可降解塑料袋就是PLA/PBAT复合材料。改良PLA薄膜的阻隔性能够加宽应用领域。

影响PLA阻隔性的因素主要包括自身因素（分子结构和结晶状态）和外界因素（温度、湿度、外力）。

1）对PLA薄膜进行加热会降低其阻隔性，因此PLA不适合作为需要加热的食品包装。

2）对PLA在一定范围内进行拉伸能够增加阻隔性。拉伸比由1增加到6.5时，PLA的结晶度大大提高，因此阻隔性得到改善。

3）在PLA基体中添加一些阻挡物（如黏土和纤维）可以提高PLA的阻隔性。这是因为阻挡物延长了小分子的水或气体渗透过程的弯曲路径。

4）在PLA薄膜表面进行涂覆处理能够提高阻隔性。

4PLA的力学性能

PLA具有较好的强度，但缺乏韧性，极易弯曲变形，通常需要进行增韧改性。为保障PLA的生物降解性，通常用生物降解树脂进行共混增韧改性。PBAT、PBS、PCL、天然橡胶等物质均可改善PLA的韧性。

5PLA的光学性能

PLA具有其他可降解塑料少有的透明度和光泽度，与玻璃纸及PET相当，尤其适合用作可视包装，装潢效果较好。一般PLA的透明度和光泽度不需要改进，需要注意的是在其他方面改性时尽可能地不要降低其良好的透明性，以保证其包装可视性和装潢效果。

6PLA的热性能

PLA材料的热稳定性与PVC相当，但比PP、PE及PS等低，加工温度一般控制在~℃之间，适用于注射、拉伸、挤出、吹塑、3D打印等加工工艺。

在实际加工过程中，PLA结晶速率较慢，一般需要改性。由于结晶速率慢且结晶度低，导致PLA的热变形温度较低，限制了其在热灌装或热杀菌产品包装上的应用。

为了提高PLA结晶速率和结晶度，可以在生产时尽可能地提高PLA的光学纯度。退火处理也是提高PLA结晶度的方法，另外还可以添加成核剂来改善结晶行为，提高其结晶度，进而提高热变形温度，改善其耐热性。

7PLA的抗菌性能

PLA可使产品表面形成弱酸性环境，有抑菌和防霉作用，如果辅助使用其他抗菌剂可以达到90%以上的抗菌率，可用于产品的抗菌包装。

常用的无机抗菌剂主要有银、铜、锌等金属的离子或氧化物，包装常用的有机抗菌剂有香草醛或乙基香草醛类化合物，其他抗菌剂的食品安全性有待研究，一般有机抗菌剂耐热性较差，有效期短。

8PLA的电性能

PLA可以通过填充炭黑（CB）、碳纳米管（CNTs）、碳纤维（CF）或石墨烯等导电粒子制备导电高分子复合材料。导电高分子复合材料广泛应用于抗静电塑料、电磁屏蔽材料、自控温发热材料、正温度系数材料和环境敏感器件等方面。

以PLA为基体的复合型导电高分子材料还具有降解性和生物相容性，可用于特殊的抗静电包装、电磁屏蔽包装及智能包装等，PLA基导电高分子可用于气体或液体传感器检测食品的质量信息。