PLA的制成方法总体可分为直接缩聚法和开环聚合法(丙交酯法)。直接缩聚法又称PC法或一步法,是在脱水基存在的环境下,利用乳酸的活性,脱去羧基和羟基,使乳酸分子之间缩聚形成低分子聚合物,然后分子间利用高温脱水直接缩合而成PLA,之一过程常采用熔融聚合法、溶液聚合法和熔融—固相聚合法,其中熔融聚合法最为广泛。开环聚合法也叫ROP法,即先将乳酸单体经过脱水环化合成丙交酯,之后将重结晶的丙交酯聚合方应得到PLA,该法可以得到分子质量极高的PLA,一般为70万-100万左右(低分子量PLA可以迅速降解,有利于药物释放,适用于医学领域;高分子量的PLA则在纤维、纺织、塑料和包装行业具有重要的商业价值),因此是目前工业上主要使用的聚乳酸合成工艺。
丙交酯生产工艺要求极高,主要是因为提纯较难,我国生产规模较小。目前,我国还未有规模较大生产聚乳酸的产能,主要是因为从乳酸到丙交酯生产工艺要求较高。乳酸由于手性结构的原因存在L-乳酸和D-乳酸两种旋光异构体。因此发生缩聚反应后会产生四种聚乳酸聚合物,分别是L-聚乳酸、D-聚乳酸、DL-聚乳酸、meso-聚乳酸。不同种类聚乳酸含量会导致PLA产品性能、特点有所差异,目前国外普遍采用L-乳酸为原料合成丙交酯进一步生产L-型聚乳酸,产品相对分子质量较高。而国内多是以D-型乳酸和L-型乳酸混合物为原料,合成的丙交酯中会含有meso-丙交酯,这种内消旋丙交酯在生产过程中极难提纯,导致产率很低,大大提高丙交酯生产成本。
聚乳酸具有高强度、高模量,以及良好的透明性和透气性,但是它在加工过程中结晶速率太慢,导致加工周期延长,耐热性很差,大大限制了聚乳酸产品的应用领域。目前,改善聚乳酸性能最常见的方法是添加成核剂,而在实际的企业加工应用中,滑石粉是聚乳酸最常用的一种无机成核剂,可改善聚乳酸的拉伸、弯曲等力学性能,提高其耐热性。
来源:环保可降解材料