生物降解袋中的PLA是如何制得的？

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在日本，PLA已通過抗霉性測(cè)試和食品衛(wèi)生法370號(hào)的衛(wèi)生安全性確認(rèn)。由于農(nóng)林水產(chǎn)省和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省食堂中的食品器具導(dǎo)入試驗(yàn)（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(huì)）會(huì)場(chǎng)中的作為各種食品器具的主要材料的實(shí)用性和再生性得到證實(shí)，PLA今后在食品器具和生鮮食品用發(fā)泡片材等方面的發(fā)展十分值得期待。

因?yàn)榫廴樗幔≒LA）具有不對(duì)稱碳而具有光學(xué)活性，PLA也是由L-單體，然后采用開環(huán)聚合制備聚乳酸，是目前最常用的試驗(yàn)方法和工業(yè)制備方法，具體的材料來源、制備方法、應(yīng)用領(lǐng)域和生物降解的循環(huán)如圖一所示。

聚乳酸綠色塑料的生物循環(huán)鏈 圖一

PLA是以淀粉發(fā)酵發(fā)制得的L-乳酸為原料，再經(jīng)化學(xué)聚合法合成的。所以是介于微生物產(chǎn)生類和化學(xué)合成類之間的高分子物質(zhì)。玉米、馬鈴薯等的淀粉酶促進(jìn)水解生成D-葡萄糖，再經(jīng)乳酸發(fā)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(huán)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(fā)，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(xué)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(fā)酵合成PLA時(shí)各階段的理論收率。根據(jù)這個(gè)計(jì)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(chǎn)量為5.5億噸，只要把廢棄玉米中的一部分用來生產(chǎn)聚乳酸，就足以確保產(chǎn)量。

由于米合成PLA的理論收率 圖三

PLA薄膜的拉伸強(qiáng)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(qiáng)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(diǎn)為264℃，而PLA只有170℃。

從化學(xué)結(jié)構(gòu)上推斷，由于出發(fā)單體上有不對(duì)稱碳原子，所以存在L-體和D-體兩種結(jié)構(gòu)類型，如圖所示。此前認(rèn)為天然存在的只有L-乳酸，但是最近也發(fā)現(xiàn)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(tài)混合時(shí)，各自的分子鏈在結(jié)晶中交互定向，形成立體復(fù)合物。此立體復(fù)合物中，右螺旋3圈結(jié)構(gòu)的左螺旋3圈結(jié)構(gòu)在結(jié)晶中交互定向。熔點(diǎn)可達(dá)到230℃，遠(yuǎn)超過均聚物的熔點(diǎn)（170℃）。所以，就克服了一般聚酯耐熱性低的缺點(diǎn)，可以用做高強(qiáng)度、高耐熱性材料。

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