玉米塑料 - 北京大学化学与分子工程学院.pdfVIP

玉米塑料 北京大学数学学院 吉克林皓 关键词：玉米塑料；聚乳酸；绿色化学 玉米塑料是生物降解塑料，其成分为聚乳酸（polylactic acid ,简写为PLA），由玉米 淀粉发酵产生乳酸，再经化学合成方法而得到。聚乳酸是世界上第一种 100% 用玉米制造的 高分子。Cargill Dow LLC 因此项技术获得了美国环保署（EPA）2002 年度的 Alternative Solvents and Reaction Conditions Award（创新溶剂和反应条件奖）。据报道，美国 LLC 公司生产聚乳酸工艺为：首先把玉米磨成粉，分离出淀粉，再从淀粉中提取出原始的葡萄糖。 再用乳酸杆菌厌氧发酵，发酵过程用液碱中和生成乳酸，发酵液经净化后，用电渗析工艺， 制成纯度达 99．5％的L一乳酸。再把提取出来的乳酸制成最终的聚合物—— 聚乳酸。 1 聚乳酸的优点及应用 聚乳酸的优点主要有以下几方面： （1）生物可降解性良好。聚乳酸使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳 和水，不污染环境，对保护环境非常有利。 （2）机械性能及物理性能良好。聚乳酸适用于吹塑、热塑等各种加工方法，加工方便，应 用十分广泛。PLA 本身属脂肪族聚酯，具有通用高分子材料的基本特性，可用于包装材料、 家电外壳或作为可降解纤维材料。PLA 可以替代部分聚乙烯和聚丙烯的应用，广泛应用于塑 料的各种成型加工。例如：塑料容器，杯子、盘子、食品容器（盒）、液体容器（瓶、桶）、 餐具（刀、勺、叉）、包装膜、塑料袋、发泡塑料（容器、包装材料）、地膜、纺织（服装、 无纺布）等。PLA 材料的透明度和光泽很好，有利于展示被包装物品的特性，阻气阻水性好， 印刷方便，其优异的性能决定了它将在包装市场上占有重要地位。 （3）相容性与可降解性良好。聚乳酸在医药领域应用也非常广泛，如可生产一次性输液用 具、免拆型手术缝合线等，低分子聚乳酸作药物缓释包装剂等。医疗器材方面由于 PLA 比起 其他常用高分子材料，具有独特的生物兼容性和生物降解性，因而能作人造骨折内固定物（代 替金属固定物，免除二次手术）、缓释材料、手术缝合线、组织修复材料等方面使用。技术 附加值高，因而是目前聚乳酸主要的市场，也是医疗行业应用广泛，最有发展前景的高分子 1 材料。且因其原料为可再生的生物资源，世界公认的新世纪最有发展前途的新型环保、可持 续发展材料。 2 聚乳酸的制备方法 聚乳酸生产是以乳酸为原料，传统的乳酸发酵大多用淀粉质原料，目前美、法、日等 国、家已开发利用农副产品为原料发酵生产乳酸，进而生产聚乳酸。由乳酸制聚乳酸生产工 艺有：（1）直接缩聚法，在真空下使用溶剂使脱水缩聚。（2）非溶剂法，使乳酸生成环状 二聚体丙交酯，在开环缩聚成聚乳酸。 水解 玉米淀粉 葡萄糖 浓缩 聚乳酸溶液 种子 纯化 生物反应器 碱溶液 营养液 缩聚 丙交酯 发酵液 截留液 超微滤装置 开环聚合 滤清液 聚乳酸 碱溶液 电渗析