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）、醋酸纖維塑料、PBS（聚丁（dīng）二酸丁二酯）、PHA（聚羥基（jī）脂肪酸酯）、澱粉樹脂等。

        其中，從材料物性、量產效率、成本、供貨安定性，以及從實際應用到成型加工適應性等方麵看（kàn），PLA（聚乳酸）被產業界認為是最有發展前途（tú）的綠色材料。

       PLA全稱：polylactic acid，也稱為聚（jù）丙交酯(polylactide)，屬（shǔ）於聚酯家族（zú）。聚乳酸（suān）是以（yǐ）乳酸為主要（yào）原料聚合得到的聚合物，原料來源（yuán）充分而且可（kě）以（yǐ）再生，主要以玉米、木薯（shǔ）等為原料。

        此前分析指出（chū），由西歐國家發起的（de）“限製或停止（zhǐ）使用（yòng）塑料袋以（yǐ）及其他一次性塑料（liào）製品”等行動，將進一步推動生物可降解塑料的市場需求。2018年全球生（shēng）物可降解塑料的市場額超過11億美元，需求量為36萬噸（dūn），年平均增長（zhǎng）率9%，有（yǒu）望在2023年達到17億美元，需求量到55萬噸，其中PLA將扮（bàn）演重要（yào）角色，食（shí）品（pǐn）包裝等領域發展最快（kuài）。2018年，PLA薄膜在生物（wù）聚合物薄（báo）膜市場份額中占（zhàn）到25％以上。www.y-jr.com南京丝瓜污视频精工PLA可（kě）降解薄膜生產線


       食品包裝，一（yī）次性餐具(包括杯子、盤子和刀叉等)以（yǐ）及塑料袋是（shì）生物可降解塑料最大的用戶市場，加上目前很火爆的電商快遞，這是中國“白色汙染”的主要來源，可降解塑料或許承擔不起解決（jué）“白色汙染”的重任，但它是目（mù）前一個很好的選擇。


        PLA在（zài）市場上（shàng）的應用主要集中在包裝、醫用和紡織（纖維）三大領域，其（qí）中在包裝（zhuāng）行（háng）業（yè）的應（yīng）用尤為突出。一起看看改性（xìng）PLA在包裝行業的應用。www.y-jr.com南京丝瓜污视频精工PLA可降解（jiě）薄膜生產線（xiàn）


PLA在包裝行業的應用


包裝（zhuāng）的目（mù）的在於保護（hù）產品、方便儲運、促進銷售（shòu），具體相關性能和基本要求如（rú）下（xià）。


        與傳統的PE和PP材料相比，PLA的熔點（約180℃）較高，加（jiā）工性較好。PLA的硬度、力學性能與傳統的（de）樹脂（如PS）相（xiàng）近，有較好的透明度和極好的光澤度等，比較適合（hé）用作包裝材料。但缺點也（yě）比較突出，與常用的高阻隔尼龍、聚（jù）偏（piān）二氯乙烯（PVDC）等（děng）相（xiàng）比，PLA的氧氣和水蒸氣（qì）阻隔性不足（zú），對含油脂食品的保護性不夠。加上（shàng）PLA韌性較差，Tg較低，抗衝擊性差，注定（dìng）PLA暫時不適合用於耐久性較高的包裝領域。此外，PLA的降解周期不好控製，在使用中容易出現不同程度的降解（jiě）或水解，其性能會（huì）下降（jiàng），材料（liào）成本是傳（chuán）統的（de）PE、PP的2.5倍以上（shàng），這些都（dōu）不容忽視。


       PLA在（zài）包裝行（háng）業的應用主要（yào）對標改性PP、PE和PET，此外緩（huǎn）衝材料對標EPS、EPE和EPU。鑒於PLA的優勢，作為包裝材料可製（zhì）成薄膜（mó）、發泡材料和容器，如軟包裝袋、塑料瓶、緩衝材料、一次性餐具等，從形態來看主（zhǔ）要是（shì）薄膜，其（qí）次是容器和片材。PLA的降解（jiě）性、阻隔性、力（lì）學性能（néng）、光學性能、抗菌性、導（dǎo）電性和壓電性，大多與結晶度（dù）有關，如果提高PLA的結晶度（dù），其阻隔性（xìng）、力學性能一（yī）般會提高，但加工性、降解（jiě）性和透（tòu）明度通常會下降。所（suǒ）以改性PLA作為包裝材料使用時，關鍵在於控製其結晶行為，使各方麵性能達到最優。


（1）PLA薄膜


        PLA薄膜主要有高透明（míng）薄膜、熱（rè）縮膜、粒料共混吹塑膜袋及PLA基複合（hé）材（cái）料薄膜。PLA薄膜可代替傳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（mó）袋來替代傳（chuán）統的不可降解PE袋，日本電（diàn）子產品也開始采用PLA納米複合薄膜（mó）包裝。

（2）PLA容器

PLA瓶子（一次性）和水（shuǐ）杯（bēi）



        由於PLA的降解性，被用於生（shēng）產水和果汁瓶，但該（gāi）市場（chǎng）有限，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（zhuāng）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的低阻（zǔ）隔性，PLA

        瓶子的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天的貨架期。丹麥塑膠公（gōng）司使用PLA包（bāo）裝低溫的麵食、肉、沙拉等（děng）新鮮食品，可以達到很長的保質期。歐洲市場推（tuī）出了PLA材質的酸奶杯和飲品包裝瓶，可達到歐盟相關食品容（róng）器的標準。有公司已經開出的高透明性耐熱級PLA水瓶，可以滿足既透明又耐熱（耐熱溫度≥100℃）的應用條件。國內市場將PLA塗覆在紙上製成淋膜紙杯，用（yòng）於（yú）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（shēng）物降解（jiě）性，可用於生產一次性（xìng）餐飲用具（如快餐盒、方便麵碗等）和緩衝包裝的襯墊，不會產生白色汙染，尤其是PLA耐熱餐具（jù）將變得（dé）更加實用。“Graft”係（xì）列一次性餐（cān）具采用PLA發泡材質（zhì）設計為逼真的果蔬外形，兼具環保與美觀性。值得注意的是，發泡是PLA低成本使用的一種（zhǒng）有（yǒu）效方法。純PLA熔體強度較低，熔體黏度對剪切不明顯，不適合擠出（chū）塗覆、發泡等加工手段，但其熔體強度可以通過改變分子鏈拓撲結構，比如長鏈支化來改善。www.y-jr.com南京丝瓜污视频精工PLA可降（jiàng）解薄膜生（shēng）產線

1.降解性

         PLA在常溫下較穩定，但（dàn）在高溫（wēn）環境、酸（suān）堿環境或微生物環境中會迅速降（jiàng）解（涉及微生物降解、水解、光解、輻射降解（jiě）和熱（rè）降解等），性能下降很快，最終變成CO2和水。影響PLA降解的因素有樹脂分子量、結（jié）晶狀態、微觀結構、環境溫濕（shī）度、pH值、氧氣、光照時間和環境微生物。PLA在自然（rán）環境中的降解動力學研究對使用和（hé）廢棄非常重要，現階段有（yǒu）關的研究較少。PLA的降解（jiě）很複雜，大致可分為兩個階段：前期是物理性降解，靠環境中的溫度和濕度（水）打斷酯鏈，裂解成寡聚物（低聚物）或單體，後期通過（guò）微生物和酶作用，變成CO2和水。一般是先從非晶區開始，延伸到晶區。


        PLA的生物堆肥降解（jiě）一般利用（yòng）PLA本身的（de）生物可降解性，可用PLA薄膜實現，並以薄膜降解前後的失重（chóng）率（lǜ）作為降解（jiě）性能的評（píng）判標準。由於（yú）PLA的生物堆肥降解時間較長、降解率較低等問題，往往利（lì）用堆（duī）肥（féi）及汙泥中（zhōng）的有效微生物對其進行降解。下表總結了近年來發現的PLA降解菌株，並考察其降解率。


2.阻隔性

         阻隔性是阻隔（gé）氣體和水蒸氣透過的能力，對食品包裝尤其重要。例如真空包（bāo）裝（zhuāng）、充氣包裝（zhuāng）、氣調包裝要求（qiú）材料的（de）阻隔性盡可能（néng）的好，而（ér）新鮮果蔬的自發式氣調保鮮則要（yào）求（qiú）材料對（duì）氧氣和（hé）二氧化碳等氣體有不同的透氣性；防潮（cháo）包（bāo）裝要（yào）求材料阻濕性好；防鏽（xiù）包裝要求材料能夠阻氣和阻濕。影響PLA阻隔性（xìng）的因素主要包括自身因素（分子結構和（hé）結晶狀態）和外界因素（溫度、濕度、外力）。

        對PLA薄膜（mó）進行加熱或拉伸處理會影響其阻隔性，如研究通過不同拉（lā）伸比對PLLA薄膜阻隔性能的影響，發現拉伸比由1增大到6.5時，PLLA的結晶度由0.2%增加到41.8%，結晶速（sù）率也有提高，阻隔性得（dé）到了一定的改善。在PLA基體中添加一些阻擋物（一般為納米（mǐ）填充顆粒，如黏土和纖（xiān）維）也可以提（tí）高PLA的阻隔性，其原理是延長了小分子的水或（huò）氣體滲透過程的彎曲路徑。分（fèn）別製備PLA/CNF（纖維素納米纖維），PLA/CNC（納（nà）米晶體纖維（wéi）素）和PLA/OMMT（有機改性蒙脫土）這3種納米複合材料（liào），結果對比發現，這些複（fù）合材（cái）料均比純PLA的阻隔性更好，且水蒸氣透（tòu）過率大幅度降低。若以矽烷偶聯劑處理的氧化石（shí）墨烯（FGO）和水性聚氨（ān）酯丙烯酸（WPUPA）光固化材料組成阻隔塗料，采用表麵塗覆阻隔塗料法（fǎ）也可以顯著提高PLA薄膜的（de）阻氧性能。

3.力學性

        PLA柔性和彈性（xìng）不足，極易彎曲變形，應用於包裝時需（xū）對其進行增韌改性（xìng），具體改（gǎi）性方法見前文。很多研究表明，PLA/非（fēi）降解樹脂共混確實可以顯著改善其抗衝擊性能，但是改性後產物降解不完全，還會降低（dī）PLA的透明性，考慮到安全性，這類產品（pǐn）不適合直接用於食品包裝。用於（yú）食品包裝的PLA通常采用生（shēng）物降解樹脂進行共混增韌，常用的柔性聚合物有聚乙二醇（PEG）、聚乙醇酸（PGA）、聚己內（nèi）酯（PCL）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）和聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯（zhǐ）（PBAT）等（děng）。另外有機小分子或大分子，如三（sān）乙酸甘油（yóu）酯、檸檬酸（suān）三丁酯、葡萄糖酸酯、甘油、各種植物油等，均可以增（zēng）加PLA的韌性（xìng），但是部分會（huì）降低（dī）Tg及彈性模量等力學性能。

4.光學性

        PLA具有其他（tā）可降解塑料少有（yǒu）的透明度和光澤度（dù），與玻璃紙（zhǐ）（再生纖維素薄膜）及PET相當，適合用作可視包裝（zhuāng），裝潢效果（guǒ）較好。一般PLA的透明（míng）度（dù）和光澤度不需要（yào）改進，需要注意的是在其他方麵改性時盡可能地不要（yào）降低（dī）其良好的（de）透明性。美國College Farm牌糖果采用了透明的PLA薄膜，恰（qià）恰利用其（qí）低韌性實現糖果扭結端的穩定性，光澤效果（guǒ）與傳統（tǒng）糖果玻璃紙包裝膜類（lèi）似，高於BOPP，阻隔性卻優於傳統包（bāo）裝，效果相近的（de）情（qíng）況下環保材料更受顧客青睞（lài）。


5.熱性能


         PLA材料的熱（rè）穩定性（xìng）與PVC相當，但不（bú）如PP，PE及PS，加工溫度一般控製在170~230℃之間，適用於注射、拉伸、擠出、吹塑等普（pǔ）通工藝和3D打印（yìn）。在實際加工過程中PLA結晶速率（lǜ）較慢，導致PLA的熱（rè）變形溫度較低，限製了其（qí）在熱灌裝或熱殺菌產品包（bāo）裝上（shàng）的應用。浙江（jiāng）海（hǎi）正生物材料股（gǔ）份（fèn）有限公司和中科院長春應化所一直在（zài）致（zhì）力於耐熱型PLA的開發，並取得一定成效（xiào）。PLA耐（nài）熱改性方法已在前文中詳述，這裏不再分享。


6.抗菌性

       抗菌包裝是將包裝材料和防腐劑組合，以提高食品貨架期（qī）和安全性，將製約食品保藏的各種因素巧妙結合應用（yòng）的（de）綜合方法，抗（kàng）菌包裝效果受抗菌劑（jì）、微生物、環境等因素影響，此（cǐ）外材料本（běn）身的（de）抗菌性也十分關鍵。PLA可使產品表麵（miàn）形成弱酸性環境，有抑菌和（hé）防黴效果，如（rú）果輔助使（shǐ）用其他抗菌（jun1）劑，可以達到90%以上的抗菌（jun1）率。常用的無（wú）機抗菌（jun1）劑主要有銀、銅、鋅等金屬的離（lí）子（zǐ）或氧化物，包裝常用的有機抗菌劑有香草醛，丁（dīng）香精油（yóu）、肉桂精油（yóu）、茴香精油、檸檬草精油等天然植物抗菌精油或乙基香草醛類（lèi）化合物，其他抗菌劑（jì）的食品安全性有待研（yán）究，一般有（yǒu）機抗菌劑耐熱性較差，有效期短。使用溶液澆鑄的方法（fǎ）製備光滑且致密的PLA/納米ZnO複合薄膜，複合（hé）薄膜在不降低透（tòu）明度的前提下具有（yǒu）阻擋紫外（wài）線的性能，添加質量（liàng）分（fèn）數為0.5%的ZnO後，ZnO/PLA薄膜的拉伸強度比PLA薄（báo）膜（mó）增加了27.5%，水蒸氣透過率降低了30.5%，對食源性（xìng）致病菌大腸杆菌和李斯特菌有（yǒu）抑製作用。


       總體而言，現階段由於成本和部分性能的限製，PLA還沒有全麵大（dà）規模應用於包裝行（háng）業（yè），下一（yī）步需要進一步改善PLA的降解性、韌性、耐熱性、阻隔性、導電性等，優化PLA的生產工藝，降低材料成本（běn）。值得注意的是，一般的改性手段不會單獨提高某一性能，各項性能之（zhī）間有一（yī）定（dìng）關聯性，需求根據使用要求，追（zhuī）求各（gè）項性能的均衡。目前PLA在包裝行（háng）業的應用主要是一次性塑料袋、餐具、緩衝（chōng）材料等短期（qī）使用的領域，隨著耐熱性、阻隔性、透明性等（děng）指標更加均衡，近幾年（nián）會逐漸向高耐熱性餐具、食品飲（yǐn）料的可視包裝薄膜、容器方（fāng）麵拓展，相信不久之後就可以在市場上看到相關產品。

        南京住（zhù）野精工機械有限公司有專業的流（liú）延膜生產線，公司主營的流延膜（mó）製造（zào）生產線有（yǒu）:TPU熱熔膠（jiāo）膜生（shēng）產線，CPP/CPE流延膜生產線，EVA太陽能封裝膠膜生產線，PE衛生透氣（qì）膜生產線，PVDF流延膜生產（chǎn）線，PP三維立體薄膜生（shēng）產線，醫用（yòng）血液淨化薄膜生（shēng）產線，多層共擠阻隔膜生產線，LLDPE纏繞膜生產線等。

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