生物降解袋中的PLA是如何制得的？
作者：久信達 閱讀量：次 發表時間：2021-08-25 15:04
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在日本，PLA已通過抗霉性測試和食品衛生法370號的衛生安全性確認。由于農林水產省和經濟產業省食堂中的食品器具導入試驗（2003年11月~2005年3月，及2004年3~4月）的成功，及愛知世博（2005年日本國際博覽會）會場中的作為各種食品器具的主要材料的實用性和再生性得到證實，PLA今后在食品器具和生鮮食品用發泡片材等方面的發展十分值得期待。
因為聚乳酸（PLA）具有不對稱碳而具有光學活性，PLA也是由L-單體，然后采用開環聚合制備聚乳酸，是目前最常用的試驗方法和工業制備方法，具體的材料來源、制備方法、應用領域和生物降解的循環如圖一所示。
聚乳酸綠色塑料的生物循環鏈 圖一
PLA是以淀粉發酵發制得的L-乳酸為原料，再經化學聚合法合成的。所以是介于微生物產生類和化學合成類之間的高分子物質。玉米、馬鈴薯等的淀粉酶促進水解生成D-葡萄糖，再經乳酸發酵生成L-乳酸，然后再把L-乳酸加熱縮聚生成乳酸低聚物，再開環聚合成分子量30萬~90萬的聚L-乳酸，這種方法稱為L-丙交酯發，也是最常用的方法。但是最近也用乳酸的直接脫水縮合（三井化學法）成功制備了分子量10萬~20萬的PLA。
L-丙交脂法合成PLA 圖二
如圖所示，以玉米發酵合成PLA時各階段的理論收率。根據這個計算，大約10粒玉米可以合成PLA的A4薄膜（約2g）一張。全世界的玉米產量為5.5億噸，只要把廢棄玉米中的一部分用來生產聚乳酸，就足以確保產量。
由于米合成PLA的理論收率 圖三
PLA薄膜的拉伸強度及延伸率與PE幾乎相同。以雙向拉伸薄膜為例，PLA的拉伸強度和延伸率分別為190MPa和135%，而PE分別為235MPa和130%。但是問題在于PE熔點為264℃，而PLA只有170℃。
從化學結構上推斷，由于出發單體上有不對稱碳原子，所以存在L-體和D-體兩種結構類型，如圖所示。此前認為天然存在的只有L-乳酸，但是最近也發現了可合成D-乳酸的微生物。L-乳酸合成的聚（L-乳酸）和D-乳酸合成的聚（D-乳酸），以1:1的比例在溶液或熔融狀態混合時，各自的分子鏈在結晶中交互定向，形成立體復合物。此立體復合物中，右螺旋3圈結構的左螺旋3圈結構在結晶中交互定向。熔點可達到230℃，遠超過均聚物的熔點（170℃）。所以，就克服了一般聚酯耐熱性低的缺點，可以用做高強度、高耐熱性材料。
