可降解塑料,作为解决白色污染的重要产品,其主要成分和分类方法成为研究热点。根据降解方式,可将可降解塑料分为生物降解塑料、光降解塑料、光/生物降解塑料、水降解塑料。按原料分类,则分为生物基塑料与石油基塑料。PLA(聚乳酸)作为一种新型生物降解材料,通过植物资源如玉米提炼淀粉原料制成,具有完全降解性能,在特定环境下可分解为二氧化碳和水。PLA降解原理涉及酯键水解断裂,以及整体结构受损,体积减小,最终分解为二氧化碳和水。工业堆肥条件下,数月内即可完成降解。
在PLA合成技术中,直接缩聚法和丙交酯开环聚合法被广泛应用。直接缩聚法通过乳酸单体分子缩聚形成PLA,而丙交酯开环聚合法首先将乳酸制备为丙交酯,然后在特定条件下反应形成PLA。一步法简化了生产过程,但受限于水残渣难以去除和乳酸缩聚反应逆过程,难以获得高分子量PLA。相比之下,两步法技术更为成熟,分子量可控,应用广泛。
生物基塑料PLA以乳酸为主要原料制备,乳酸分子脱水缩合形成PLA。PLA制备技术包括直接缩聚法和丙交酯开环聚合法,工业上多采用后者的两步法。此法的核心在于丙交酯纯化,通过重结晶法或蒸馏法去除杂质,可得高分子量PLA。一步法成本低,但分子量较低,易含有副产物杂质。
PBAT(聚丁二酸丁二醇酯)作为热塑性生物降解塑料,具有良好的延展性、断裂伸长率、耐热性和冲击性能,且具有优良的生物降解性。在工业堆肥环境下,数周内完全分解为水、二氧化碳和有机质,无残留有害物质,有利于减少环境污染。与PLA相比,PBAT的上游原料(石油基)成本更低,技术更成熟,推广更受欢迎。PBAT应用广泛,包括包装材料、卫生用品、农业、生物医药领域以及防水涂层。