綠色塑料PLA課件

1、2021-10-27綠色塑料PLAPLA10級(jí)材料化學(xué)2021-10-27綠色塑料PLA 開發(fā)新材料的必要性 20世紀(jì)合成高分子材料的問世及其快速發(fā)展極大地改善了人類生活，但是，合成高分子材料巨大的生產(chǎn)和消費(fèi)也產(chǎn)生了兩個(gè)重大課題：有限的能源被大量消耗，如石油等廢棄聚合物等導(dǎo)致的環(huán)境污染 ，如溫室效應(yīng)、PM2.5、白色污染等。 新型材料PLA 具有完全生物降解性和以再生資源為原料的植物來源性，而且是一種維持自然界“碳循環(huán)平衡”的材料。PLA的開發(fā)應(yīng)用能減少白色污染、節(jié)約石油。 1932年,杜邦(Du Pont)公司的著名的高分子化學(xué)家Carothers在真空條件下加熱乳酸得到了低分子質(zhì)量的聚乳酸

2、。國(guó)外聚乳酸技術(shù)的開發(fā)和工業(yè)化生產(chǎn)得到了突破性進(jìn)展,現(xiàn)在市場(chǎng)上的PLA纖維及其原料大部分來源于美國(guó)、日本和德國(guó)。PLA作為生物醫(yī)藥材料的應(yīng)用早在30年前就已經(jīng)開始，但是作為工業(yè)高分子材料的應(yīng)用卻是在20世紀(jì)90年代中期美國(guó)的Gargill公司向市場(chǎng)大規(guī)模提供了性能穩(wěn)定且廉價(jià)的PLA樹脂之后才全面展開的。2021-10-27綠色塑料PLA 現(xiàn)在，PLA材料的應(yīng)用已經(jīng)由最初的包裝材料等短期使用周期商品和用后回收困難的商品發(fā)展到農(nóng)林水產(chǎn)業(yè)、土木建筑業(yè)、日常生活用品等具有較長(zhǎng)使用周期的商品，甚至用作汽車、電子電器領(lǐng)域等高性能的耐久性商品。開發(fā)的品種充分利用PLA的特性，生產(chǎn)出了PLA纖維、塑料、涂料及

3、粘合劑等。日本鐘紡公司PLA應(yīng)用領(lǐng)域統(tǒng)計(jì) PLA液晶電視底座包裝保護(hù)盒2021-10-27綠色塑料PLA PLA制作的杯子 PLA手術(shù)縫合線2021-10-27綠色塑料PLA 以以PLA為代表的生物降解高分子及生物基高分子的應(yīng)用為代表的生物降解高分子及生物基高分子的應(yīng)用和發(fā)展可以分為和發(fā)展可以分為3各階段，見下表：各階段，見下表：項(xiàng)目項(xiàng)目第一代第一代生物體吸收性高分子生物體吸收性高分子第二代第二代生物降解性高分子生物降解性高分子第三代第三代生物基高分子生物基高分子特征人體吸收性因其生物降解性，從而保護(hù)環(huán)境因其植物來源性，從而維持自然界平衡的碳循環(huán)系統(tǒng)目標(biāo)人體器官修復(fù)材料代替普通塑料代替工程塑料

4、用途醫(yī)用材料，如手術(shù)縫合線、骨固定材料等短期使用產(chǎn)品，如垃圾袋、一次性包裝用品、日用品等長(zhǎng)期使用產(chǎn)品，如電器制品、汽車制品等代表種類聚-羥基酸類，如PGA、PLLA等脂肪族聚酯類，如PLA、PCL等以可再生資源為原料的 高分子，如外消旋PLA、PTT等工業(yè)化1980200020052021-10-27綠色塑料PLAPLA單體的合成 化學(xué)途徑 制備L-乳酸和D-乳酸的混合物或外消旋乳酸 生物途徑 制備光學(xué)純L-乳酸或D-乳酸，是生產(chǎn)乳酸的主要方法（生產(chǎn)工序：植物類原料糖化、批量發(fā)酵、分離/純化）2021-10-27綠色塑料PLA聚乳酸的合成（一） 合成高分子量的PLA的方法：共沸縮聚、擴(kuò)鏈反應(yīng)、

5、酯化促進(jìn)輔助劑、固相縮聚。2021-10-27綠色塑料PLA（二）2021-10-27綠色塑料PLA陽(yáng)離子機(jī)理 聚合機(jī)理：引發(fā)劑提供的 進(jìn)攻丙交酯環(huán)外氧生成氧鎓離子，按烷氧鍵斷裂方式形成陽(yáng)離子中間體，從而進(jìn)行鏈增長(zhǎng) 。 H2021-10-27綠色塑料PLA陰離子機(jī)理2021-10-27綠色塑料PLA插入機(jī)理 金屬羧酸鹽2021-10-27綠色塑料PLA金屬醇鹽2021-10-27綠色塑料PLA影響聚合的條件A催化劑的類型和數(shù)量2021-10-27綠色塑料PLAB溫度2021-10-27綠色塑料PLAPLA的性質(zhì)1.Tg Flory-Fox公式： = - K/ ： 無窮大時(shí)的 K :一個(gè)表示高分

6、子鏈末端基團(tuán)過剩自由體積的常數(shù)2.Tm（結(jié)晶塑料使用溫度上限） Thompson-Gibbs公式： = （1-2 / ） :平衡融化溫度 :表面自由能 :晶片厚度 :熔化熱 :結(jié)晶密度 gTnMgTgTWMgTmT0mT0hcCL0mTCL0hc2021-10-27綠色塑料PLA3.溶解性PLA的為1920.5 5 . 0MPa溶劑溶劑溶劑溶劑正戊烷正己烷環(huán)己烷氯乙烷苯乙烯乙酸乙烯酯乙苯甲苯14.414.916.817.417.717.818.018.21,1-二氯甲烷三氯甲烷氯苯丙酮甲醇乙醇水18.619.019.420.529.726.047.35 . 0MPa5 . 0MPa2021-1

7、0-27綠色塑料PLA4.紅外光譜PLA（98%）的紅外光譜特征峰值峰的名稱峰的名稱峰的位置（峰的位置（/ ）-OH伸縮振動(dòng)峰（自由）-CH伸縮振動(dòng)峰-C=O伸縮振動(dòng)峰-CH3彎曲峰-CH-變形峰（as與s）-C=O彎曲峰-C-O-伸縮振動(dòng)峰-OH彎曲峰-CH3搖擺振動(dòng)峰-C-C-伸縮振動(dòng)峰35712997(as),2946(s),2877174814561382,136512251194,1130,10931047956,921926,8681cm2021-10-27綠色塑料PLA5.物理性質(zhì)性質(zhì)性質(zhì)PLAGPPSPET拉伸強(qiáng)度/MPa斷裂伸長(zhǎng)率/%彎曲強(qiáng)度/MPa彎曲模量/GPaIzod沖擊強(qiáng)度/(J/m)維卡軟化點(diǎn)/熱變形溫度（0.45MPa)/密度/( )透光率/%折射率阻燃性（UL94）Tg/Tm/534.1