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聚乳酸的性能、合成方法及应用一、本文概述聚乳酸（Polylactic Acid，简称PLA）是一种由可再生植物资源（例如玉米）提取淀粉原料制成的生物降解材料，具有良好的生物相容性和生物降解性。
随着全球环保意识的日益增强和可持续发展理念的深入人心，聚乳酸作为一种环保型高分子材料，其研究和应用受到了广泛的关注。
本文将全面介绍聚乳酸的性能特点、合成方法以及在实际应用中的广泛用途，旨在为读者提供关于聚乳酸的深入理解，推动其在各个领域的应用和发展。
本文首先将对聚乳酸的基本性能进行概述，包括其物理性能、化学性能以及生物相容性和降解性等方面的特点。
接着，将详细介绍聚乳酸的合成方法，包括开环聚合和缩聚法等，并分析不同合成方法的优缺点。
在此基础上，文章还将深入探讨聚乳酸在各个领域的应用情况，如包装材料、医疗领域、汽车制造、农业等。
文章还将对聚乳酸的未来发展趋势进行展望，以期为读者提供全面的聚乳酸知识，并为其在实际应用中的创新和发展提供参考。
二、聚乳酸的性能聚乳酸（PLA）作为一种生物降解塑料，具有一系列独特的性能，使其在众多领域中具有广泛的应用前景。
聚乳酸具有良好的生物相容性和生物降解性。
由于其来源于可再生生物质，聚乳酸在自然界中能够被微生物分解为二氧化碳和水，不会对环境造成污染。
这使得聚乳酸在医疗、包装、农业等领域具有广阔的应用空间。
聚乳酸具有较高的机械性能。
通过调整合成方法和工艺条件，可以得到具有优异拉伸强度、模量和断裂伸长率的聚乳酸材料。
这些特性使得聚乳酸在制造包装材料、纤维、薄膜等方面具有显著优势。
聚乳酸还具有良好的加工性能。
它可以在熔融状态下进行热塑性加工，如挤出、注塑、吹塑等，从而制成各种形状和尺寸的制品。
同时，聚乳酸的表面光泽度高，易于印刷和染色，为其在装饰、包装等领域的应用提供了便利。
另外，聚乳酸还具有较好的阻隔性能。
它可以有效地阻止氧气、水分和其他气体的渗透，从而保护包装物品免受外界环境的影响。
PLA聚乳酸研究报告1.引言PLA（聚乳酸）是一种可生物降解的聚合物材料，因其良好的可降解性、生物相容性和可加工性受到了广泛的关注和研究。
近年来，随着环境保护意识的日益增强，PLA作为一种可替代传统塑料的材料，受到了更多的关注。
本研究旨在通过对PLA的综述，并探讨其应用领域以及未来的发展方向，进一步推动PLA的应用和研究。
2. PLA聚乳酸的性质和特点PLA属于聚羟基酸类聚合物，由乳酸经聚合反应得到。
其主要性质和特点如下：•可降解性：PLA是一种可生物降解的聚合物材料，能够在自然环境中被微生物降解，减少对环境的污染。
•生物相容性：PLA具有良好的生物相容性，对人体无毒无害，可广泛应用于生物医学领域。
•可加工性：PLA可以通过注塑、挤出、吹塑等传统塑料加工工艺进行成型，加工性能优越。
•机械性能优异：PLA具有良好的刚度、强度和耐热性能，可满足各种应用需求。
3. PLA聚乳酸的应用领域3.1 包装材料由于PLA具有良好的可降解性和生物相容性，被广泛应用于包装材料领域。
PLA包装材料可以替代传统的塑料包装材料，减少对环境的污染。
此外，PLA还具有较好的物理性质和耐热性能，能满足不同包装需求。
3.2 生物医用材料由于PLA具有良好的生物相容性，被广泛应用于生物医学领域。
PLA可以制备成各种生物医用材料，如PLA纳米纤维膜、PLA显微球等。
这些材料可以用于组织工程、药物缓释等方面，为生物医学研究和应用提供了新的可能。
3.3 3D打印材料PLA由于其良好的可加工性和机械性能，成为了广泛应用于3D打印领域的材料之一。
PLA可以通过3D打印技术制备出复杂的结构和器件，应用于建筑、工业制品等领域。
4. PLA聚乳酸的制备方法4.1 乳酸聚合法乳酸聚合法是目前制备PLA的主要方法之一。
该方法主要通过乳酸的缩聚反应得到PLA。
乳酸聚合法的优点是反应条件温和，产率高，制备过程简单。
4.2 乳液聚合法乳液聚合法是另一种常用的制备PLA的方法。
聚乳酸材料制备及性能研究在人工合成可降解高分子材料中，聚乳酸是近年来最受研究者们关注的一种。
它是一种生物可降解的热塑性脂肪族聚酯，是一种无毒、无刺激性，具有良好生物相容性、强度高、可塑性加工成型的生物降解高分子材料。
合成聚乳酸的原料可以通过发酵玉米等粮食作物获得，因此它的合成是一个低能耗的过程。
废弃的聚乳酸可以自行降解成二氧化碳和水，而且降解产物经光合作用后可再形成淀粉等物质，可以再次成为合成聚乳酸的原料，从而实现碳循环[3]。
因此，聚乳酸是一种完全具备可持续发展特性的高分子材料，在生物可降解高分子材料中占有重要地位。
迄今为止，学者们对聚乳酸的合成、性质、改性等方面进行了深入的研究。
2.1聚乳酸的合成聚乳酸以微生物发酵产物-乳酸为单体进行化学合成的，由于乳酸是手性分子，所以有两种立体结构。
聚乳酸的合成方法有两种；一种是通过乳酸直接缩合；另一种是先将乳酸单体脱水环化合成丙交酯，然后丙交酯开环聚合得到聚乳酸[4]。
2.1.1直接缩合[4]直接合成法采用高效脱水剂和催化剂使乳酸低聚物分子间脱水缩合成聚乳酸，是直接合成过程，但是缩聚反应是可逆反应，很难保证反应正向进行，因此不易得到高分子量的聚乳酸。
但是工艺简单，与开环聚合物相比具有成本优势。
因此目前仍然有大量围绕直接合成法生产工艺的研究工作，而研究重点集中在高效催化剂的开发和催化工艺的优化上。
目前通过直接聚合法已经可以制备具有较高分子量的聚乳酸，但与开环聚合相比，得到的聚乳酸分子量仍然偏低，而且分子量和分子量分布控制较难。
2.1.2丙交酯开环缩合[4]丙交酯的开环聚合是迄今为止研究较多的一种聚乳酸合成方法。
这种聚合方法很容易实现，并且制得的聚乳酸分子量很大。
根据其所用的催化剂不同，有阳离子开环聚合、阴离子开环聚合和配位聚合三种形式。
（1）阳离子开环聚合只有在少数极强或是碳鎓离子供体时才能够引发，并且阳离子开环聚合多为本体聚合体系，反应温度高，引发剂用量大，因此这种聚合方法吸引力不高；（2）阴离子开环聚合的引发剂主要为碱金属化合物。
聚乳酸纤维的特性和⽤途⽣物降解聚乳酸复合材料【慧聪塑料⽹】众所周知，谈及纤维素材（天然纤维、⼈造纤维、合成纤维）及其原料⾼分⼦物质的安全性时，不能单纯地停留在对⼈直接的安全性上，还要考虑我们居住的地球⽣态系统的安全性，也就是对地球环境负荷的抑制和减少。
近年来成为问题的地球温暖化⽓体不断增加，影响了地球环境，所以不能只从对⼈和⾃然环境安全性的局部观点看，还要依时间、空间从整个环球环境的观点考虑。
另外，纤维产品在其制造、加⼯过程中，使⽤各种各样的化学物质（溶剂、凝固剂、油剂、抗菌剂、耐候剂、防⽕?阻燃剂、防污剂、染料、加⼯整理剂）和能源，这些化学物质也必须以同样的观点考虑，所使⽤的能源也要从环境负荷减少的观点考虑，要求尽量节能。
合成纤维聚乳酸纤维及其原料不仅具有对⼈和⾃然环境的安全性。
⽽且还具有没有添加⼀切有害化学物质的固有抗菌性和防⽕性、耐⽓侯性等。
1、环境负荷的评价在与传统纤维素材对⽐中，采⽤⽣命周期评价（LCA ）将聚乳酸纤维的环境负荷客观?定量地进⾏了评价。
也就是定量地评价从聚乳酸的原料采集经过乳酸发酵、聚合、纤维化（制造?加⼯过程）到使⽤后的废弃物处理（即从摇篮到墓场）的⼆氧化碳排放量。
相当从聚乳酸的原料采集（对⽟⽶地的播种、施肥和撒药、收获），经过淀粉制取、糖化、乳酸发酵，到制造出聚乳酸树脂（切⽚）的每1吨树脂的⼆氧化碳排放量，由美国Nature Works 公司发表。
其次，从树脂切⽚采⽤熔融纺丝进⾏纤维化过程中的⼆氧化碳排放量，已有的合成纤维也没有正式数据，但⼀般在整个⼯艺中所占的⽐例很低，尤其是聚乳酸特别不要⾼能量，在素材间没有⼤的差别（相同）。
最后，考虑关于燃烧废弃时或再资源化时的⼆氧化碳排放量（⽣物降解中进⾏⽣物氧化，也转换成⼆氧化碳），这种场合的排放量可以从化学结构进⾏理论上的预测。
按照各素材将这些数值加起来，采⽤传统粘胶法的再⽣纤维素纤维粘胶丝为14680CO 2Kg ／t 、代表性合成纤维的聚酯纤维为6443 CO 2Kg ／t ，⽽聚乳酸纤维只不过3650 CO 2Kg ／t ，其环境负荷特性显著（表1）。
新型聚乳酸纤维材料简介及应用内容摘要近年来，随着以石油为原料的塑料、橡胶及纤维工业的迅速发展，地球上能源存储量日趋减少、环境污染问题愈来愈严重，各国都在考虑可持续发展和环境保护问题。
如何解决这些污染并开发出可自然降解的新型材料已经成为近年来世界各国的重要研究目标。
目前环保行业的明星是利用乳酸生产的新型聚酯材料——聚乳酸（PLA）。
其中，以聚乳酸为原料加工而成的可降解纤维材料尤其引人关注。
本文主要讲诉聚乳酸纤维的性能，合成及研究现状。
关键词：聚乳酸纤维，聚乳酸纤维研究现状，聚乳酸纤维性能。
新型聚乳酸纤维材料简介及应用一、聚乳酸纤维简介（一）聚乳酸纤维简介聚乳酸纤维又称玉米纤维，它是由玉米等谷物原料经过发酵、聚合、纺丝制成的。
在其生产过程中，首先将玉米中的淀粉提炼成植物糖，再将植物糖经过发酵形成乳酸，乳酸再经过聚合生成高性能的乳酸聚合物，最后将这种聚合物经过熔体纺丝等纺丝方法制成聚乳酸纤维。
聚乳酸( Polylactic Acid)，简称PLA，化学结构式为：聚乳酸(PLA)它是一种以乳酸为主要原料的高分子聚合物。
聚乳酸由乳酸合成，而乳酸的原料是所有碳水化合物富集的物质，如粮食(玉米、甜菜、土豆、山芋等)以及有机废弃物(玉米芯或其他农作物的根、茎、叶、皮、城市有机废物和工业下脚料等)。
以涤纶为代表的合成纤维自问世以来，得到了快速的发展。
然而，随着以石油为原料的合成纤维产量的快速增长，石油过度开采引起的能源枯竭，以及石油制品废弃物的不可自然降解性对环境造成了极大的威胁。
从环保的观点出发，对生物可降解材料的研究和开发己变得非常迫切。
聚乳酸纤维是一种性能较好的可生物降解纤维。
在微生物的作用下，其废弃物会分解生成碳酸气体和水，它们在阳光下通过光合作用又会生成起始原料淀粉，而淀粉又是聚乳酸的原料（如图2-10），这实现了资源的可持续利用。
用玉米等谷物原料加工聚乳酸产品对综合利用资源，减少环境污染具有重要的意义和价值。
聚乳酸纤维的结构性能及发展应用摘要本文介绍了聚乳酸纤维的合成方法及其结构性能并进一步阐述了其发展状况和应用领域，简单介绍了聚乳酸纤维的应用前景关键词聚乳酸纤维性能结构应用发展一、聚乳酸纤维的简介1．1 聚乳酸纤维的定义聚乳酸纤维，即称PLA纤维，是一种可完全生物降解的新型合成纤维。
聚乳酸它是用谷物(玉米、甜菜、土豆、山芋等)以及有机废弃物(玉米芯或其他农作物的根、茎、叶、皮等)中发酵和蒸馏提取的乳酸为基本原料经聚合而制得的高分子聚合物———聚乳酴，并通过溶液纺丝来得到聚乳酸纤维，它可加工为长丝、短死、单丝、非织造布，以及编织物、带子、缆绳等多种制品。
聚乳酸纤维不仅原料资源丰富，而且其制品废弃后可在突然或海水中的微生物作用下分解为二氧化碳和水，并且燃烧时不会散发毒气，不会造成污染。
是一种被称为可持续发展的生态纤维。
1．2 聚乳酸纤维的合成聚乳酸纤维的原材料聚乳酸纤维由玉米、甘蔗或甜菜通过发酵和蒸馏的方法提取乳酸,聚合成聚乳酚,通过溶液纺丝方法得到聚乳酸纤维,可加工成短纤维、复丝和单丝形式。
聚乳酸纤维也称为聚丙交酯，属于聚酯家族,它具有与聚醋几乎同等强度和伸长。
其循环过程为：农作物——淀粉发酵——乳酸——聚乳酸——纤维——降解一农作物二、聚乳酸纤维的结构性能聚乳酸纤维的化学结构乳酸是乳酸杆菌产生的一种碳水化合物,是生物体（包括人体）常见的天然化合物。
目前所知的聚乳酸有聚d一聚乳酸、聚L一乳酸和聚—dL乳酸等。
生产纤维一般采用PLLA2. 1 聚乳酸( PLA) 纤维的结构特征纤维结构包括形态结构和聚集态结构, 是纤维的固有特征和本质属性。
不同的纤维结构决定了纤维具有不同的物理、化学性质。
聚乳酸( PLA )纤维原料和生产工艺的特殊性决定了聚乳酸纤维具有异于一般纤维的特殊结构。
2. 2 PLA纤维的化学组成和分子结构聚乳酸( PLA)是由乳酸聚合而成的一种分子中带有酯键的脂肪族聚酯材料。
乳酸的分子式为CH3CH( OH) COOH, 即2- 羟基丙酸,分子中既有羟基,又有羧基。
聚乳酸与聚乳酸纤维特点及生产应用研究
摘要：聚乳酸（PLA）纤维具有很好的生物降解性和生物相容性，由它织成的织物具有丝绸般的光泽和舒适的肌肤触感，快干且抗皱，因此该纤维具有较广阔的发展前景。
由于聚乳酸纤维是一种可完全生物降解的合成纤维，因此是一种可持续发展的生态纤维。
关键词：聚乳酸；聚乳酸纤维；特性
一、聚乳酸与聚乳酸纤维
聚乳酸纤维（简称PLA纤维）是以由谷物、甜菜等天然糖类得到的聚乳酸酯为原料，经溶液纺丝或熔融纺丝制得的聚酯合成纤维.目前，商业化生产的PLA 纤维以玉米淀粉发酵而成的乳酸为原料，经脱水聚合反应制成的聚乳酸酯溶液为纺丝液，再进行纺丝加工而成.聚乳酸纤维兼有天然纤维和合成纤维的特点，吸湿排汗均匀、回弹性好，所制成的成衣穿着舒适，并具有抗皱抗紫外等性能，其制品废弃后，在土壤或水中微生物的作用下分解成二氧化碳和水，随后在太阳光合作用下，又会成为淀粉的起始原料。
由于这是一个循环过程，因此可减少纤维工业对石油资源的依赖
性，所以PLA纤维又被称为21世纪的环境循环材料。
聚乳酸纤维（PLA）的生产原料乳酸是从玉米淀粉中制得，所以也将这种纤维称为玉米纤维。
二、聚乳酸与聚乳酸纤维的生产
（一）聚乳酸的生产
1.聚乳酸的生产原料
聚乳酸的生产原料是乳酸，即-羟基丙酸、2-羟基丙酸。
由于乳酸分子中有一个不对称碳原子，所以具有d-型（右旋光）和L-型（左旋光）两种对映体，等量的L-乳酸和d-乳酸混合而成的dL-乳酸不具旋光性。
成纤聚乳酸以L-乳酸为单体。
2.聚乳酸的聚合
聚乳酸的聚合方法有两种，一种是减压在溶剂中由乳酸直接聚合的方法，即：乳酸→预聚体→聚乳酸；另一种方法是常压下以环状二聚乳酸为原料聚合得到，即：乳酸→预聚体→环状二聚体→聚乳酸。
3.聚乳酸的合成
聚乳酸有两种合成方法，即丙交酯（乳酸的环状二聚体）的开环聚合和乳酸的直接聚合。
丙交酯开环聚合生产工序为：先将乳酸脱水环化制成丙交酯；再将丙交酯开环聚合制得聚乳酸。
其中乳酸的环化和提纯是制备丙交酯的难点和关键，这种方法可制得高分
子量的聚乳酸，也较好地满足成纤聚合物和骨固定材料等的要求。
乳酸直接缩聚是由精制的乳酸直接进行聚合，是最早也是最简单的方法。
该法生产工艺简单，但得到的聚合物分子量低，且分子量分布较宽，其加工性能等尚不能满足成纤聚合物的需要；而且聚合反应在高于180℃的条件下进行。
（二）聚乳酸纤维生产
溶液纺丝主要采用干法-热拉伸工艺，纺丝原液的制备一般采用二氯甲烷、三氯甲烷、甲苯作溶剂。
1982年，Pennings等人率先用溶液纺丝法制备出粘均相对分子质量为3×105～5×105的聚乳酸纤维。
工艺流程为：聚乳酸酯→纺丝液→过滤→计量→喷丝板出丝→溶剂蒸发→纤维成形→卷绕→拉伸→纤维成品。
由于溶液纺丝法的工艺较为复杂，使用溶剂有毒，溶剂回收难，纺丝环境恶劣，产品成本高，从而限制了其应用，故不适合工业化生产。
熔融纺丝采用热拉伸二步法纺丝工艺，PLLA 是热塑性聚合物，比较适合熔融纺丝，目前各种用于生产涤纶现行熔融纺丝工艺（高速纺丝一步法，纺丝-
拉伸二步法）都可采用。
同时由于熔融状态下PLLA 会很快被水分解，因此在熔融纺丝前必须严格地除去水分。
工艺流程为：聚乳酸酯→真空干燥→熔融挤压→
过滤→计量→喷丝板出丝→冷却成形→PO Y 卷绕→热盘拉伸→上油→成品丝。
该方法污染小、成本低、便于自动化生产。
目前，熔融纺丝法生产工艺和设备正在不断地改进和完善，采用熔融纺丝法目前已进入成熟阶段，已成为目前最主要的加工方法。
三、聚乳酸纤维的优缺点
（一）聚乳酸纤维的优点
1.原料来源广泛，玉米、甜菜、甘薯都可获得乳酸。
与其它植物相比玉米较容易种植和生长，且产量高。
2.制品废弃后在土壤或海水中经微生物作用降解的产物为乳酸、二氧化碳和水（有研究表明聚乳酸制品若不使用丢弃120天后即开始溶解），不污染环境。
3.限氧指数较高，阻燃性好。
燃烧时不会散发毒气。
4.有较好的亲水性、毛细管效应和水的扩散性，可散汗除菌。
5.手感柔软且具有丝光泽，透明度高，强度和弹性均比棉麻好。
6.易染色，染色效果好，且可用分散染料染色。
7.制成的纺织品可烫易洗，但切忌用高温
（<120℃）洗烫。
（二）聚乳酸纤维的缺点
1.原料来源于农作物，大量占用会影响粮食供应，造成食品价格上涨。
2.聚乳酸短纤维易水解，造成纺丝困难。
3.熔点低（175℃左右），耐光性差。
4.耐磨性差，使用寿命短，较适合于用即弃产品，成本高。
聚乳酸纤维的缺点是暂时的，随着科研的不断深入，这些缺点也会得到改善，从而满足人们的需要。
四、聚乳酸纤维的发展方向
聚乳酸纤维与棉、羊毛混纺，或将其长纤维与棉、羊毛或粘胶等生物分解性纤维混用，纺制成衣料用织物。
由此制成的产品具有以下特点：有优良的形态稳定性，如与棉混纺，几乎与涤棉具有同等的性能，处理方便；光泽较涤纶更优良，且有蓬松的手感；与涤纶同样富有疏水性，与皮肤接触不发粘；如与棉混纺做内衣，有助于水分的转移，不仅接触皮肤时有干燥感，且可赋予优良的形态稳定性和抗性。
经测试，由聚乳酸纤维制成的面料对人体皮肤无任何刺激性。
由于聚乳酸纤维具有良好的生物降解性和循环再生性，同时又具有芯吸导湿性、良好的抗紫外线性和耐菌性、优良的阻燃性、出色的回弹性及悬垂性。
因
此已经成为今后合成纤维研究的方向。
近年来，随着聚乳酸（PLA）纤维聚合工艺的局部成熟，它被认为是最具发展前景的“绿色环保”纤维之一。
