随着月底时值，各省如火如荼地面世禁塑工作方案，做为完全无机金属材料的聚丙烯PLA的商品价格也沿途扬，目前消费市场商品价格已涨至4-5多万元/吨，纺织品供应商直呼不堪重负。
科学研究人员称，药用混合设备有哪些采用PLA的聚丙烯控制技术制造纸制餐盒，可以大幅降低生产成本，因此更加密序和小巧。
经过估算，若以2天前PLA采购价2多万元的消费市场商品价格计算，采用PLA制造宝特瓶，若聚丙烯放大率为10倍，库季生产成本方可上升至采购价2000元，最终制造出来的宝特瓶商品价格，与传统PP宝特瓶相差不大。
因此，在PLA商品价格位居不出的当今社会，了解PLA聚丙烯控制技术变得非常切合时宜。
01
PLA概要
聚丙烯也称为聚丙交酯，中文名称 Polylactic Acid，全称PLA，属于聚丙烯家族企业，是以乳酸为主要原金属材料裂解获得的树脂。微生物化学CHO如下表所示图右图。
PLA是一种新式的微生物基生质无机金属材料，采用生质的真菌资源(如小麦、甜菜等)所提出的纤维素原金属材料做成。纤维素原金属材料透过葡萄糖获得乳酸，混料机粉体混合设备型号及参数再由乳酸及很大的菌种裂解做成铋的乳酸，再通过人工制备方法制备很大熔点的聚丙烯。近几年，由于大批天然气基树脂商品的采用，造成天然气资源日渐亢奋因此酸雨日渐严重，因而PLA纺织品做为天然气基树脂商品的代替品被大批地科学研究。PLA具备极高的剪切气压和卷曲气压，但其管壁气压低、沉淀速度较慢，极难由之获得具备光滑泡孔结构的PLA资产泡沫纺织品。 因此，近些年，科学研究人员对PLA/气体混合物的基本组分、PLA的聚丙烯机理以及金属材料改性对PLA聚丙烯行为的影响等进行了大批科学研究。而随着科技的进步和人们环保意识的增强，PLA的制造及应用将成为必然趋势。
02
PLA 聚丙烯机理
1、机理
树脂的挤出聚丙烯过程分为四个阶段：均相体系形成、气泡成核、泡孔长大、泡孔定型。树脂聚丙烯成型原理如下表所示图右图。树脂管壁和聚丙烯剂在外力作用下充分混合，形成均相体系，通过改变温度和压力等条件，改变均相状态，使得气泡成核，具体示意图如下表所示右图。混料机粉体混合设备价格
2、聚丙烯剂
PLA聚丙烯注塑成型过程中，常见的超临界流体的参数如下表所示图表右图。超临界流体的参数
由上图表可以看出二氧化碳的临界压力和临界温度较易达到。虽然乙稀和乙烷的临界值比二氧化碳的临界值低。但做为聚丙烯剂来说，超临界二氧化碳具备临界温度接近常温、临界压力不高、采用安全、无毒、无污染、不燃、微生物化学惰性、无残留、价廉易得等独特优点。超临界状态的二氧化碳做物理聚丙烯剂时，对多数有机树脂都具备溶解性能好、粘度低、扩散系数大等优点。因此，聚丙烯树脂的科学研究多采用这种超临界CO2做为聚丙烯剂。
在采用超临界聚丙烯树脂的过程中，由于超临界的存在，一方面使树脂获得了塑化，使树脂的沉淀速率、玻璃化转变温度和培点降低；另一方面，使得树脂的晶型结构发生改变，使得聚丙烯过程中溶剂容易分离，降低了聚丙烯的能耗，提高了所加工商品的质量。 03
PLA聚丙烯注塑成型方法
树脂塑料具备密度低、隔热、减震和缓冲等性能，广泛应用于缓冲和包装等领域。根据所用聚丙烯剂的不同，PLA的注塑聚丙烯成型工艺可分为微生物化学聚丙烯和物理聚丙烯。1、微孔聚丙烯注塑成型
微孔聚丙烯树脂是指泡孔尺寸为1～100μｍ 的树脂多孔金属材料，在保证金属材料力学性能的基础上，降低原金属材料生产成本，减轻纺织品的质量。已经商业化的微孔聚丙烯注塑成型控制技术通常采用超临界二氧化碳或氮气做为聚丙烯剂。与传统的聚丙烯工艺相比，超临界聚丙烯工艺对环境无害，制得资产泡沫的泡孔孔径小，泡孔密度高。Hao-Yang Mi等以超临界CO2做为物理发泡剂，制造了PLA/热塑性聚氨酯弹性体(TPU)组织工程支架。虽然N2在树脂中的溶解度比CO2低，但是N2具备很强的泡孔成核能力。因此，在注塑聚丙烯成型过程中，通常更多的采用超临界N2做为聚丙烯剂。
Ameli等以超临界N2为物理聚丙烯剂，通过高压注塑聚丙烯成型和低压注塑成型制备了PLA聚丙烯金属材料。结果表明：高压注塑获得的资产泡沫塑料平均最小泡孔直径小于50 μm，孔隙率达到55%；与低压注塑
相比，其抗弯刚度提高了4倍，冲击气压提高了15%，隔热性能提高了3倍。
另外，他还以超临界N2为聚丙烯剂、异戊烷为偶联剂、滑石粉为成核剂，制备了PLA注塑聚丙烯金属材料，其最大聚丙烯放大率为1.4，平均最小泡孔直径达到20μm，孔隙率为30%。结果表明，添加5%滑石粉可以显著提高PLA的聚丙烯性能。
利用微孔聚丙烯注塑成型控制技术可以制造质量轻、生产成本低、节约能源的纺织品。但是由于加工过程中影响纺织品聚丙烯性能的工艺参数（例如注射温度、注射速度、注射压力、注射量等）较多，因此微孔聚丙烯注塑成型获得的商品质量不是很稳定。
2、微生物化学聚丙烯注塑成型
PLA的微生物化学聚丙烯注塑成型的一般过程为：将PLA树脂和各种助剂(包括微生物化学聚丙烯剂、成核剂等)混合光滑后直接加入注射机的塑化料筒加热塑化并进一步混合光滑，然后通过特殊喷嘴高压高速注入模腔；待PLA管壁进入模腔后，因突然降压，管壁中的大批过饱和气体离析出来并形成大批气泡，使管壁在模腔内膨胀充模，冷却定型后方可获得PLA聚丙烯纺织品。Jung-Hwan Seo等将AC聚丙烯剂加入PLA中进行注塑聚丙烯，通过改变聚丙烯剂含量获得了不同性能和结构的PLA聚丙烯试样。
Peinado V等将PLA树脂与海泡石共混，挤出造粒后与2%发泡剂母粒CF40E混合光滑，然后进行注塑聚丙烯，获得了减重达33%的PLA聚丙烯试样。由于PLA的相对熔点较低，分子支链少，导致其管壁气压低，可聚丙烯性较差。在常规挤出或注塑过程中，PLA的沉淀过慢。
在挤出聚丙烯过程中，PLA资产泡沫的沉淀度低，耐热性差。高压釜式聚丙烯则有利于PLA的沉淀。在聚丙烯过程中，高压CO2具备较强的增塑作用，可以显著提高PLA的沉淀速率，进而提高其沉淀度。
此前，为制备具备高聚丙烯放大率和高沉淀度的PLA，吴东森等采用环氧类扩链剂对聚丙烯进行扩链，并采用超临界CO2对扩链聚丙烯聚丙烯，初步科学研究了扩链聚丙烯在不同温度下的聚丙烯能力。04
PLA扩链的实验室制法
1、扩链
先将PLA在70℃干燥12h，然后将100phr PLA、1.2phr扩链剂和0.2phr抗氧剂混合光滑，采用HAAKE Ｒheomex PTW16/40型平行同向双螺杆挤出机(美国Thermo Electron公司)挤出扩链，挤出温度210℃，螺杆转速60 r/min。扩链PLA标记为E-PLA，其数均相对分子质量143000。咨询或采购扩链剂请电180 2628 82832、聚丙烯
采用平板硫化机，将E-PLA粒子于200℃模压成2ｍｍ厚的板材。将高压釜（实验室自制）升温至设定温度，然后将上述制备的PLA板材放入高压釜内，向釜内注入CO2，使釜内压力达到设定值。保温保压很大时间后快速卸压，取出聚丙烯样品。3、性能测试
在饱和温度和饱和时间不变的条件下，科学研究了饱和压力对 E-PLA聚丙烯放大率和沉淀行为的影响。在超临界CO2釜式聚丙烯过程中，E-PLA样品在设定温度和压力下用CO2饱和一段时间后，迅速卸压使其聚丙烯。其聚丙烯情况如下图SEM右图。
上图为不同饱和时间（图a：0.5h；图b：1.0h；图c：1.5h；图d：2.0h）下制得的E-PLA扫描电镜照片。不同饱和时间下制得的聚丙烯的泡孔都比较规则，呈蜂窝状闭孔结构。
随着饱和时间的加长，聚丙烯的平均孔径减小，泡孔密度增大；随着饱和时间进一步延长，更多的CO2溶解在E-PLA基体中，有足够的CO2来支持泡孔的生长。因此泡孔平均孔径增大，泡孔密度减小。
通过改变饱和压力和饱和时间对扩链聚丙烯的聚丙烯放大率、泡孔形态和沉淀行为的各种影响可知，扩链改性后PLA的聚丙烯能力明显增强。经过超临界CO2釜式聚丙烯，扩链PLA由无定形态转变为半沉淀态。
采用超临界CO2在115℃、18Ｍpa下饱和2h后快速卸压聚丙烯，E-PLA资产泡沫的聚丙烯放大率为28倍；泡孔平均孔径为57μｍ；沉淀度为32.8％；泡孔为光滑的闭孔结构。说明在合适的条件下聚丙烯可以获得具备高沉淀度、高聚丙烯放大率的聚丙烯塑料资产泡沫纺织品。05
PLA聚丙烯片材制造工艺
1、制造工艺
山东通佳机械利用特殊设计的螺杆挤出机和专用模具，结合添加助剂，使聚丙烯聚丙烯稳定，聚丙烯放大率在15—25之间可调，泡孔光滑细密。制造工艺流程图为：
2、综述
与微孔聚丙烯注塑成型工艺相比，微生物化学聚丙烯注塑成型所需设备简单、适用范围广，但该工艺的影响因素和规律相对更为复杂；同时，由于微生物化学聚丙烯剂分解后可能在PLA中形成分解残留物(其分解温度一般较高)，导致PLA热分解，进而使该工艺的应用受到很大限制，因此有关PLA微生物化学聚丙烯注塑成型的科学研究相对较少。06
PLA全降解金属材料未来展望
PLA具备加工制造性能优异、环境友好、品种多样、附加值高、用途广泛等优点，并能替代化石、矿产资源商品，是一种具备现代科技特点的新式绿色金属材料。
目前，我国已经将微生物产业列为战略性新兴产业，微生物基金属材料做为我国战略性新兴金属材料产业和微生物质产业发展的重要领域之一。在发展绿色低碳循环经济，建设资源节约和环境友好型社会的大趋势下，推动并迫使塑料行业进行一次变革。许多国家已经出台相关政策，要求采用无机塑料金属材料代替不可降解塑料，而以PLA为代表的绿色微生物基金属材料凭借其绿色环保、可替代性强、对环境负荷小等优势而引发科学家和消费者的广泛关注。1、PLA原金属材料的全降解优质性能
PLA是以天然微生物为原金属材料的高分子，摆脱了对天然气资源的依赖，能够节省天然气资源，抑制由于二氧化碳净排放量增加而导致的温室效应；具备良好的可堆肥性、无机性，满足人类可持续发展的要求。
2、消费市场需求量增加
随着社会经济的不断发展，人们的生活、工作步伐进一步加快，快餐快递等成为了当代人的生活写照，纸制的塑料消费市场巨大。3、国家的政策支持和国际大趋势
我国明确规定2020年，率先在部分地区、部分领域禁止、限制部分塑料纺织品的制造、销售和采用。
欧盟不少国际明确立法：规定纸制用具要采用降解金属材料商品；
世界不少国家（包括发展中国家）对微生物来源金属材料都有政策性补贴或税收优惠。
编辑 | 小将来源 | 聚丙烯PLA宝典文献 | [1]韩志忠. PLA微孔聚丙烯注塑成型工艺及设备的科学研究[D].北京化工大学,2017.[2]李勇.超临界CO_2聚丙烯PLA(聚丙烯)工艺控制技术科学研究[J].橡塑控制技术与装备,2015,41(12):37-40+45 [3]李金伟,何继敏,李珊珊,颜克福,邵翠映.聚丙烯注塑聚丙烯控制技术科学研究进展[J].塑料科技,2015,43(10):116-121.
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安徽丰原PLA | 商品价格 | 生产成本 | 企业 | 产能 | 上市公司 | 投产项目 | 中石化 | 美团青山 |
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【科普】
降解概念 | 图解降解塑料 | 定义与种类 | 降解条件 | 术语 | 认识误区 | PHA | 纤维素基塑料 |
【研报】
科学研究报告 | 投资机会 | 发展前景 | 10年千亿 |
【争议】
发展PLA对错 | 甲壳素 | 微生物酶 | 替代还是改良 | PBAT与光敏剂 | 降解塑料VS纸包装 | 蜡虫 | 硫脲 | 嗜盐微微生物 | 水解酶 |
(责任编辑：综合)