聚乳酸（PLA）是一种以可再生植物资源为原料，经过化学合成制备的生物降解高分子材料，由于它以玉米作为主要原料，人们通常称其为“玉米塑料”。它以天然可再生资源为原料，摆脱了对石油资源的依赖，同时具有良好的可堆肥性、生物降解性，在生产、使用、降解整个过程中可以实现二氧化碳的零循环甚至负循环，是一种综合性能优异的生物基高分子材料。

 

但是，聚乳酸存在熔体强度低、结晶速度慢、加工成型困难等缺点，尤其是其热变形温度通常只有55℃左右，造成PLA制件的使用温度较低，且在运输途中就会发生变形，严重限制了聚乳酸材料的大量推广使用，因此聚乳酸耐热性能的提高，加工条件的改善已经成为目前急需解决而又难以解决的问题。

 

目前，大家普遍采用在聚乳酸中加入碳酸钙、滑石粉等无机填料，或者通过高温退火的办法来提高聚乳酸制品的热变形温度。但是，加入无机填料后，相关制品的生物降解率会极大下降，难以满足欧洲降解标准EN13432中规定材料降解率要大于90%的要求，且不可能做出透明制品；高温退火的办法会造成生产效率底下，难以满足实际生产的要求。我们研究团队针对聚乳酸改性面临的种种问题，通过熔融共混挤出改性，在不加任何无机填料的情况下，使聚乳酸的耐热温度从55^oC提高到120^oC以上，结晶速度提高10倍以上，抗冲性能提高一倍以上，所得制品的可降解成分超过95%，完全复合欧洲降解标准EN13432。（表1）目前已经利用常规生产工艺和设备制备得到热变形温度高达120^oC的刀、叉、勺子、餐盒等一次性日常用品，得到多加企业的充分认可和肯定。

 

                                     表1、改性聚乳酸综合性能表

 

 

       由于高分子发泡材料体积大、密度小、用途广，它在满足人们日常生活需求的同时，也造成了严重的 “白色污染”。目前用于餐饮业的聚苯乙烯等不降解发泡材料开始逐步被禁用，开发耐热聚乳酸发泡材料成为研究热点之一。但是由于聚乳酸的熔体强度较差，发泡过程存在严重的泡孔聚并现象，导致聚乳酸发泡材料膨胀倍率底、开孔率高以及表面质量差等缺点，限制了聚乳酸发泡材料的广泛推广。我们团队在前期耐热聚乳酸的研究基础之上，又通过共混改性使聚乳酸的熔体强度得到极大的提高，并在连续挤出发泡系统上利用超临界CO₂成功获得了能耐140^oC的聚乳酸发泡材料（图4）。该聚乳酸发泡材料的密度仅为0.0478 g/cm3，发泡倍率高达26，且具很好的耐热性，在140℃的鼓风烘箱中放置20 min仍能保持良好的形态。另外，随着熔体强度的提高，我们在聚乳酸吹膜以及聚乳酸吹瓶的研发方面也取得了可喜的进展。

 

 

  

今后，我们将针对不同的应用目标市场，从聚乳酸发泡粒子成型体、聚乳酸片材，聚乳酸注射样品以及聚乳酸改性薄膜等入手，

继续开展耐热聚乳酸新材料的产业化研发，使聚乳酸材料大规模应用于缓冲包装行业和食品包装行业等领域。