聚乳酸生物分解性纖維PLA

1、如有幫助，歡迎支持聚乳酸生物分解性II雉(PLA)前揉Bit近來(lái)，不少刊物幸艮醇日本、美閾研裂生物分解性聚乳酸Sfct的消息，今年二月，美閾 中部Cagill Dow合資公司宣佛，要投資三彳意美元在偏速的Blair, Nebraska建一座大型年141tll的聚乳酸PLA(Polylactic Acid)工J, 58定2001年完成，此一新J比公 司琪有的4千嗽小型工或日本金童 (Kanebo)公司的工JS大很多。由於聚乳酸具有 典呆、易分解等一系列的僵黑占，可H彝成聚乳酸雉、不布和薄膜等崖品。垣有的四大合成Sfct,聚酯(PET)、尼熊(Nylon)、型克力(Acrylics)、聚丙烯(PP

2、)等都 是以石油化工崖品懸基本原料所合成的，具物理、化孥性H穩(wěn)定，但存在著使用彳爰屢物瓢法分解的曲題，棉、毛、麻、等天然雉又缺乏上述合特有的性能。聚乳 酸雉兼具雨者雉的侵黑占，其原料乳酸可以玉米之I的植物中取得，具成品聚乳酸 可在一定的溫度、PH值和水份的僚件下，曾被分解成水和二氧化碳。聚乳酸融黑懈175度C,比PET、Nylon低，典PP相近，具用的耐熱性，所抽 成的度等物性，具有典聚酯雉一般相近的性能。聚乳酸可以探用融熔豺 裝置抽幺鼠即先符它以融黑占以上的溫度熔化，由豺嘴中屋出，條區(qū)冷谷人固化、奉伸成 Mo可先生POY M,之彳爰再在另外段借上加工成成品幺氯也可以直接熟奉伸 一步完成。若生

3、短!品，需曲，搭曲數(shù)懸10-15他1/20毫米。乳酸本身有不同的光孥昊橫體，即L體(左旋)和D體(右旋)，原料中不同的D和L體含量，可使聚 乳酸的融黑占不同。因此，原料光孥H橫體的化是以生物技衍天然方法最信在的技循 也是Cargill惠利技循1及商株廉I” NatureWorks” technology的重黑占。湖整聚乳酸雉表 屑和芯屑的DL體含量比例，使皮比芯屑的融黑占低，利用適股不同的融黑占，可容易地 生崖出熟粘著型的不布崖品，且崖品十分柔軟。聚乳酸S8雉具有僵良的耐氟候性。科fHS，瞬，此槿Sfct具有超弓金的紫外 (UV)抵抗力，日曬500小畤彳爰，仍然保持 90%的強(qiáng)力，而一般聚酯S

4、fct 200小畤彳爰，弓金力便降至60%左右。聚乳酸Sfct內(nèi)部結(jié) 情存在著大量非結(jié)晶部分，在水、余田菌和氧氟存在下，可迤行敕快的分解。區(qū)區(qū)土壤掩 埋IS瞬，謾一年半之彳爰，度降至 60%左右，彳系因相封粘度封降低所致。聚 乳酸雉可使之堆肥化，迨檬更能St出它典健統(tǒng)合成雉的僵勢(shì)，屢粢物堆肥化，回 SS自然，條景色再生。除了上述雉基本性H之外，聚乳酸雉加工性良好，很容易可以裂成超余田(microdeniers微雉；快乾、不余宿，介於棉典之IW的性SL逾合於裂作衣褲等；又耐 光低燃性，燃燎畤低理、低放熱等性是有防火概念的家品及窗鬃等最好的 材料。目前美閾尖端的II者如 Unifi、Fiber I

5、nnovation Parkdale及下游僦融It者如如有幫助，歡迎支持Interface Woolmark等公司都在加相信制的品，以因J8配合Cargill Dow 一年彳爰，十離口頓以上PLA即聘大量生崖畤之加工上市。今年年初彝表曾上，曾埸上竦列者 相的PLAlffi成的H、短雉、勰衫、衣褲、家品等裂品，最上游郤是一棵玉米植 物典常吃的玉米的BI像，且?jiàn)W石化工的照片作強(qiáng)烈封照，也典棉花等雉作比敕， 參覲者相信很快地到，道才是未來(lái)真正的色的生活。PLA聚乳酸I雉的特性事上，生物分解性雉或非只有聚乳酸雉。大冬勺十年前包括塑月蓼、榭脂棠及雉 渠界的科孥家伸號(hào)，目見(jiàn)化孥合成材料大量使用彳爰，其座粢

6、物累稹已是人I揮之不去的 Wo因此，稹趣投入研究符合琪保要求、可被微生物分解型的高分子。隨彳爰陛出 琪，依生筐方法差累分I顯分，如微生物系、化孥合成系、天然物系及褪合系等多 新的生物分解性高分子（biodegradable polymers）k市（如表1.）,作懸日常特殊J8用的塑 月蓼或雉裂品之材料。表1.已用化之生物分解性 Biodegradable Polymers分m/成分商品名公司特徵/鷹用例微生物系Polyhydroxybutylate/valilate(PHB-HV)BiopolZeneca擦似PP性K/洗鬢精瓶、刮薪刀柄Bacteria CelluloseBiopolymer味

7、之素高揭氏率/音器紙Polyamino Acid?味之素月蕤（性/吸漏品化合成系Polycaprolactone(PCL)PlaccelDaicel 化H低熔黑占/嗜好品容器PolybutyleneSuccinate/Adipate (PBD/SA)Beeonol昭和重工擦似PE性K/1t片、金勺成型品Polybutylene SuccinateRunal日本斶媒同上Polylactic Acid(PLA)Lacti島津裂作所高透明性/etMi、食器Leicia三井柬屋同上Polylactic Acid(PLA)Lactron金童;W Kanebo擦蜘蛛性K /BffiEcobleiCargi

8、ll同上Polyvinyl Alcohol(PVA)Poval和累水溶性/薄膜、黏著物Polyglycolic Acid?Cargill等多家生吸收/健合天然物系如有幫助，歡迎支持StarchEcoware日世化褻泡性/食器Cellulose/Chitosan?Aicello 化H熟硬化性/不微布禊合系Starch/PVA 等混合Matabi日本合成貌水性/t面材、成型Starch/合成物混合Nobon日窒同上依照各生物分解性高分子的性押估彝展其鷹用例；如今PCL已在家庭用食器、塑月蓼袋估一席之地，PLA在SS雉、裂品方面廉被接受。日本金童(Kanebo)公司所H彝的PLASS雉相常早，199

9、4年在H島生逋曾上日本逋SH!穿上第一次出？I,命名 懸Lactron(乳酸熊？?)的逋勤衫，穿著舒逾，汗彳爰乾爽，是很好的衣物材料。根公 司透謾，其生物分解性高分子PLA之重要數(shù)料、及典其他兢乎物II的功能、效益, 群余田比敕如下；表 2. Biodegradable Polymersy生比敕目/穆PLAPBD/SAPCLP(HB-HV)比重1.271.261.141.23Tm (度 Cg (度 C)58-38-602外覲透明乳白乳白乳白成品物性伸弓朗負(fù)度(kg/cm2)590310150240破斷強(qiáng)度(%)23504307曲弓負(fù)度(kg/cm2)730320160

10、250僮譚弓度(kg-cm)2.47.5NA7.6U: PLA , Polylactic Acid; PBD/SA, Polybutylene Succinate/AdipatqPCL, Polycaprolactone； P(HB-HV) , Polyhydroxybutylate/valilate表3. PLA 雉典其他合成雉之性II比敕目/穆iPLAPETPA(Nylon)物理性比重1.271.381.14Tm (度 C)175260215如有幫助，歡迎支持Tg (度 C)577040吸漏率(%)0.50.44.5燃;W熱(cal/g)4,5005,5007,400SB隹物性弓負(fù)度(g/

11、d)4.5-6.04.5-5.54.5-6.0伸度()303040揭氏系數(shù)(kg/mm2)400-6001,200300染色性染料槿分散染料分散染料酸性染料染色溫度(度C)100130100由表1可看出PLA的高分子特性，具融黑占(Tm)是所有生物分解型高分子中最高 的，且有良好的結(jié)晶性及透明度，容易裂成狀、薄膜、或金毒形品。有效的結(jié)晶體 是以H情物中的L體懸主，正好利用生物彝酵法得到的乳酸是以覃旋L體結(jié)橫懸主,再典少量的D體，或是典其他化孥罩醴共聚，是可以改建聚合物的各物性，以取得 SS雉加工渠所需要的性H。PLAE下列典PET或PA一檬的加工程序，以得到Sfct裂品；PLA melt sp

12、inning drawing heat treatment Lactron雉31品抽技循1的重黑占在；.PLA高分子的度，及分子量大小典分佛。.融熔豺畤的高分子融熔粘度之控制。.通謾豺嘴畤之修件，及奉伸的速度等。.最彳爰加工定形P皆段的僚件最懸重要。由表2茨;明Lactron品典其他合成I雉如 PET、PA的性U比敕，其中Sfc的弓金度(tensile strength典伸度(elongation)Si可以隨需要改H,也可以再假捻(texturized)成力口 XM;其比重及揭氏系數(shù)介於 PET典PA之吸漏度敕接近於PET,適些特性使裂 成的衣物有柔軟及乾爽的感低反射熱使衣物穿起來(lái)感1!如真的

13、幺東。又高 結(jié)晶性使得衣物之尺寸穩(wěn)定，或易於加熱定形(heat-setting)雖隹然其融黑占高連175度C, 但衣物熨煲畤遢是要小心，因懸 PLA的燃燎熱比PET、PA都低，只有塑月蓼PE/PP等 的1/3而已，易於出垣熟分解的垣象，但是另一方面是僵黑占，低燃燎熱使屢粢物若被燃 燎畤，封地球溫室效的像害比敕小。其染色性是用分散性染料，溫度余勺98-110度C,一般上色及乾/漏洗?t的箋牢度都可連到指數(shù) 3或4以上。如有幫助，歡迎支持PLA聚乳酸雉的生物分解壓PLA聚乳酸SS雉的生物分解性，可以品用途不同而段言腎第0不同的方法加以就 曾罩的如埋在地下，再分浸泡淡水或海水或含有余田菌生物污泥法等

14、，又如有相慮理的 家庭堆肥法或襟型堆肥法等。其中，曾罩的地下掩埋，PLA的分解速度或不快速，弓金度及重量分解減少都要H連一年半之彳爰，但是使用含余田菌的生物污泥法，強(qiáng)度在3-4他月彳爰就解降下來(lái)，但要重量減少（即余田菌消化成CO2跑掉）仍需一年。再以襟型堆 肥法（CEN法）就PLA聚乳酸SS雉分子，雖隹然在前 20天遢是穩(wěn)定，但是第20至30 大高分子快速解降，且高連90%以上都被分解，而一般的素雉如嫖繁（Rayon）, 前20天即K始解降，余勺到70%以彳爰就停止不前，永速殘留余勺30%,要很寺才消失， 又PET、PA等雉，是永垂不朽的，掩埋地下永不分解，已成人的公敲。襟型堆肥 法，使用程序

15、控制的敕高的水份漏潤(rùn)度及余勺58度C的溫度，解降的謾程的第一步是把 高分子中的非品性（amorphous盾B份先水解打斷，把平均Mn余勺100,000的分子量解降懸 Mn=10,000-20,000的分子，此畤結(jié)晶部份仍未被余田菌破壤，重量也未減少，第二步 才是真正的余田菌分解，符上述適些寡聚體次分子 （sub-molecule）消化，建成H2O +CO2 跑掉，重量快速減少。琪保人士封PLA聚乳酸雉一定很有典趣，若以琪保法規(guī)常要求的品生命遇期押估 （Life Cycle Assesment LCA）來(lái)看， PLA g雉典 PETgfcSIS著以 LCA 定量數(shù)St比敕， 前者一生的能源需求可

16、減少近 50%, CO2（溫室效鷹）崖生量減少30%,燃燎熱減少 20%,是相常琪保的崖品，若非生成本敕高的不禾I因素，全球目前年勺連 2,000離 口頓的PETlfc,恐招被PLA一夕之打倒。表4. PLA I雉典PET合成I雉之LCA定量比敕目/穆iPLAPET一生能源需求（kcal/kg）22,00034,000CO2 排放量（kg/kg）4.1-6.58.9-12.2原料生H玉米?殿粉等石油化工方法常溫低屋局湍、raUB來(lái)源性遇期性再石油曾耗靠iSB隹加工融熔;(230 C)融熔;(290 C)屢粢物慮理可行不可行堆肥法燃;W熟(kcal/kg)4,5005,500如有幫助，歡迎支持L

17、actic Acid生物技利1法突破Lactic Acid乳酸覃醴先利用生物技衍法大量生冉化提取有用的L體，是Cargill公司多年努力的大突破，謾去五年已取得多信在繼性的利；如US6005067 5357035, 5258488, 5247059/58, 5142023, WO9509879, 9315127等，寡有技循1 內(nèi)容是利用玉米 ;殿粉彝酵，加以化，生筐所需要的乳酸成分，再聚合成PLA。Lactic Acid孥名2-hydroxypropanoic acid,分子結(jié)橫具光性，一他分子上同畤具有醇基 （-OH）典酸 基（-COOH）,但是要自身延伸聚合郤很困!|隹，必需符逾常比例的D

18、/LH橫體先在高度真空情況下裂解脫氧，形成碟狀的二聚體（Dilactide）,再用金斶媒符碟狀打斷打H 之，同畤曾脫水聚合成高分子量、直狀的PLA polymer。Cargill Dow完整的生程序符是，前段懸生物技衍彝酵、化分離隹，彳爰段懸化孥斶媒、聚縮合反鷹，雨大I別 的技循:作完整的黜合而成，流程概況如下； 玉米粉 Dextrose Lactic Acid Dilactide Polylactic Acid 雉、薄膜由於日本豺一作H彝下游崖品一向比歐美同渠要快、有效率。目前金童豺（Kanebo冶司想要領(lǐng)先美閾的 Cargill Dow ,加速PLA 雉fl品的J8用，如表4已余區(qū)有多槿規(guī)格的品出？I,如罩幺爾短棉、原及黏物等，分別供鷹衣著m （衣服、家食布用）典非衣著m （工程/土木、tws用）雨大用途。衣著I用途方面；1998年創(chuàng)造新商襟”金童豺玉米雉”，是符 PLA典棉花或羊毛等取 代PET式的混豺，取得合S8混豺的特性，郤是保持全部生物可分解性。取得敕佳的光 亮度、幺然i感，以及水分吸收，郤是快乾性等。PLA典羊毛混豺，可建得定形保持，防皴摺，且重量減言午多。造些衣料符是裁剪成正式衣褲、制服、內(nèi)衣褲、毛衣、便 衫等最好的新素材。非衣著