聚乳酸(H-[OCHCH3CO]n-OH)的熱穩定性好,加工溫度170~230℃,有好的抗溶劑性,可用多種方式進行加工,如擠壓、紡絲、雙軸拉伸,注射吹塑。由聚乳酸制成的產品除能生物降解外,生物相容性、光澤度、透明性、手感和耐熱性好,光華偉業開發的聚乳酸(PLA)還具有一定的抗菌性、阻燃性和抗紫外性,因此用途十分廣泛,可用作包裝材料、纖維和非織造物等,主要用于服裝(內衣、外衣)、產業(建筑、農業、林業、造紙)和醫療衛生等領域。
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?汽車領域
日本東麗公司結合PLA樹脂改性技術、纖維制造技術和染色加工技術,開發了以高性能PLA纖維為主要成份的車用腳墊和備用輪胎箱蓋。備用輪胎箱蓋已經在豐田汽車公司2003年推出的全面改進小型車“Raum”上使用。在繼腳墊和備用輪胎箱蓋開發以后,東麗公司有開發了適用于車門、輪圈、車座、天棚材料的其他汽車部件的PLA產品。
一次性用品領域
聚乳酸對人體無害的特性使得聚乳酸在一次性餐具、食品包裝材料等一次性用品領域具有獨特的優勢。其能夠完全生物降解也符合各國,特別是歐盟、美國及日本對于的高要求。但,采用聚乳酸原料所加工的一次性餐具存在著不耐溫、耐油等缺陷。這樣就造成其的功能作用大打折扣,以及在運輸途中餐具變形、材質變脆,造成大量次品。不過,經過技術發展,市場已有經過PLA改性后的材料,可以有效克服原粒的缺點,有的甚至耐熱溫度高達120度以上,可以用作微波爐用具材料。
電子領域
為了節省石油資源同時減少地球溫室效應,進一步拓展由可再生的生物資源制造而來的聚乳酸的應用領域,日本許多公司對PLA在電子電器領域的應用進行了深入研究并取得了卓越的成效。
日本NEC公司筆記本電腦部件材料
日本NEC公司開發了以高性能的PLA/KENAF復合材料,它是經過改性后的PLA,其改善PLA的耐沖性、耐熱性、剛性和阻燃性。應用于2004年9月出售的“LaVie T”型手提電腦部件,2005年進一步推廣應用于“LaVie TW,VersaPro”型電腦部件。
日本富士通公司的筆記本電腦機殼材料
2002年日本富士同公司在上市的“FMV-BIBLO NB”系列筆記本電腦的紅外線接收部分采用了質量0.2的純聚乳酸配件。在2005年富士通春季款筆記本電腦“FMV-BIBLO NB80K”的機殼中,全部采用由日本富士通公司、日本富士通研究所和日本東麗公司3家公司共同開發的PLA/PC合金,機殼重約600G,PLA含量在50%左右。與采用石油類樹脂相比,僅機殼一項就能節約1L左右的使用用量。整個產品的生命周期中二 氧 化 碳的排放量方面,對回收的樹脂進行熱循環處理時,可比現有樹脂減少約15%。富士通新款式筆記本電腦其外殼整體的93%幾乎都采用了PLA樹脂。
手機部件及機殼材料
NTT DoCoMo和索尼愛立信移動通訊公司于2005年4月試制了在機殼中采用PLA的手機。該樣機子啊140G的自量中有22GPLA樹脂。2005年5月,NTT DoCoMo在市場售的“premini-ⅡS”手機中的1個按鈕采用PLA樹脂。2006年富士通、富士通研究所和東麗聯合開發成功了耐沖擊性相當于PLA1.5倍的PLA/PC合金,并用于手機外殼等部件。
日本索尼公司DVD影碟機殼材料
日本SONY公司2002年上市的“MVP-NS999ES”型DVD影碟機前面板采用了PLA材料,該公司與三菱樹脂進一步研制出了無機物阻燃PLA材料,其中PLA含量為60%左右。該材料在2004年秋上市的“DVP-NS955V”型及“DVP-NS975V”型DVD影碟機前面板采用。通過改性后的PLA的強度與ABS樹脂相當。同時通過改變調配添加物和加工條件,可以使用一般的射出成型機,成型效率與普通塑料一樣。
光盤盤片
2003年9月三洋Mavic Mcdia和三井化學公司聯合開發采用PLA為底板材料制造的面向音樂CD、VCD和CD-ROM盤片“MildDisc”。其稱1個玉米棒難生產10張CD盤片。該公司開發出了高速而精密地轉印CD模型技術,通過嚴格模具溫度調節和對離子劑的改進,生產了固化速度慢的聚乳酸CD盤片。通過使用生物降解樹脂能夠解決現有CD盤片廢棄時對環境造成的污染。PLA在燃燒時所消耗的能量比PC燃燒時所消耗的能量要少,從而減少二 氧 化 碳的排量。若采用填埋方式,PLA在2-5年就能快速地生物降解,而PC則半地殘留在土壤中。
富士通公司的LSI包裝帶
2005年2月,富士通和富士通研究所聯合開發了以PLA為原材料、面向手機的LS包裝帶。該產品的生命周期評測表明,在周期中全體CO2的排放量減少11%,制造過程中能量消耗少18%。經過提高PLA強度和抗靜電及尺寸穩定性改良后,其撕裂強度和壓縮強度時PC制備材料的兩倍以上,拉伸強度大約是1.5倍,耐折強度接近2倍,抗沖擊強度和剝離強度也達到了制品所需要性能的要求。
生物醫藥領域
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⒈制備乳酸
我們用再生資源玉米,馬鈴薯為原料,利用微生物發酵法制備光學純L-乳酸或D-乳酸。而且L-乳酸較D-乳酸能完全被人體吸收,無任何毒副作用。
生產L-乳酸,所以我們采用國內外通用的米根霉NAF-032。
⑴制備米根霉孢子;
⑵將米根霉孢子制備成米根霉孢子乳懸液;
⑶將米根霉孢子乳懸液固定到固定化載體上得到固定化米根霉種子;
⑷將固定化米根霉種子接種到發酵培養基中進行固定化發酵。
該方法培育出了高產的米根霉菌株并將其固定到棉布載體上得到固定化米根霉種子,在適宜的發酵條件進行固定化發酵,馬鈴薯淀粉轉化率高,發酵產物的生物量高,L-乳酸收率高,成本低廉、步驟簡捷、容易掌控等。
⒉乳酸的酸化處理和提純分離
⑴發酵過程產生一種乳酸鹽,因為發酵的pH值接近中性。需要把一定的乳酸鹽轉化成乳酸,通過直接添加流酸到乳酸鹽溶液中,可以制得乳酸,對于結晶出的副產物二水合流酸鈣。可以通過過濾的方法除去,當然二水合流酸鈣可以用作地面灌注石膏,例如將其作為干墻體、水泥和農業領域的原料。生石膏是在生產過程中所產生的低價值的鹽,但是這個方法比較劃算,因為氫氧化鈣和流酸的成本低,而且生石膏還可以用作其他工業用途。其他將堿化和酸化兩個過程聯系在一起的方法也有過嘗試,例如用氨調節pH,用流酸來酸化,從而得到流酸銨作為副產物,流酸銨可用作肥料。因為銨鹽比氫氧化鈣價格高,而副產品流酸銨的高價值正好彌補了這種差距,且流酸銨相對于鈣鹽易溶于水,這有利于分離。
⑵細胞去除
細胞去除方法的選擇主要取決于生產所使用的微生物。米根霉長210-2500μm,直徑5-18μm,因為細胞較小可以通過絮凝法去除。在發酵液中加入殼聚糖作為絮凝劑,調節ph為6.8,保溫,攪拌養絮,絮凝結束以后靜置1.5h后取上清液于離心管中,用離心機在4000r/min轉速下離心20min,分離出固體沉淀。
⑶殘糖、殘留培養基和發酵副產物的分離
本項目采用溶劑萃取法。經過溶劑萃取之后之后,乳酸溶液經過、陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂后可以得到微黃色的去離子產物。