3D打印耗材:PLA耗材详细解析

PLA聚乳酸也称为聚丙交酯(polylactide),属于聚酯家族。聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物,原料来源充分而且可以再生,主要以玉米、木薯等为原料。聚乳酸的生产过程无污染,而且产品可以生物降解,实现在自然界中的循环,因此是理想的绿色高分子材料。

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聚乳酸的热稳定性好,加工温度170~230℃,有好的抗溶剂性,可用多种方式进行加工,如挤压、纺丝、双轴拉伸,注射吹塑。由聚乳酸制成的产品除能生物降解外,生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好,还具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性,因此用途十分广泛,可用作包装材料、纤维和非织造物等,目前主要用于服装(内衣、外衣)、产业(建筑、农业、林业、造纸)和医疗卫生等领域。

PLA在规模产业化之前的价格为1000美元/公斤。后来经密歇根州立大学Ramani Narayan教授课题组的产业化研究,实现了规模化生产。该技术现由Natureworks公司产业化。

PLA最大的制造商是美国NatureWorks公司,其次是中国的海正生物,他们目前的产量分别是10万吨和1万5千吨。PLA有很多的应用,可以在挤出、注塑、拉膜、纺丝等多领域应用。

  .制备流程

我们主要说说较常用的开环聚合方法,它的制程大致是这样的:

1)取材

将玉米等壳类作物碾碎后,从中提取淀粉,然后将淀粉制成未精化的葡萄糖。现在很多高技术已克服减去了碾碎的过程,直接从大量的农作物中提取原料。

2)发酵

以类似生产啤酒或酒精的方式来发酵葡萄糖,而葡萄糖发酵后变成类似于食物添加用于人体肌肉组织内中的乳酸。

3)中间型产物

将乳酸单体以特殊的浓缩制程,转变成中间型产物--减水乳酸,即丙交酯。

4)聚合

丙交酯单体经过真空净化后,再以一种不使用溶剂的溶解制程来完成开环的动作,使单体聚合。

5)聚合物修饰

由于聚合物的分子量与结晶度的不同,可使材料特性的变化空间很大,所以因不同应用的产品,将PLA做不同的修饰。

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