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PLA材料真的可以生物降解么?

2021-12-17 17:11:04

PLA可以说是目前3D打印领域应用最广泛的材料之一,数量最多的FDM 3D打印机使用最多的材料就是PLA了。一直以来,PLA都以可生物降解作为一个卖点,那么PLA是否真的可以生物降解呢?

聚乳酸,又称PLA,是一种热塑性塑料,挤出温度为170℃-230℃,常以线材形式作为FDM 3D打印机的材料,具有简单易用,无毒等优点。

 

PLA由乳酸单元组成,这是一种小型的有机酸,我们日常生活中很多食物都含有这种乳酸,面包、酸奶、玉米等等。理论上任何含有葡萄糖的东西都可以转化为乳酸分子。

 

乳酸的结晶度比较低,导致PLA呈现弱机械性能、玻璃化转变温度低的特性。因此PLA适合3D打印,但成品比较脆。为了获得更好的性能,材料商会在PLA中加入其它成分,以获得相应的性能,比如提升柔韧性,使得打印件不能脆。

 

生产时,材料商会先从原材料中提取乳酸,玉米是常用的原材料之一,因为它含有相当数量的葡萄糖。材料商会通过湿磨工艺,从玉米提取淀粉。接着添加其它化学品并加热,分离出葡萄糖。然后将葡萄糖发酵获得乳酸单体。最后通过聚合或者缩合,将乳酸分子凝聚在一起,得到PLA。

 

因此,理论上PLA是一种生物塑料,且结晶度低(材料的结晶度越低,负责生物降解的微生物就越容易对材料进行化学分解),比石油基的塑料要容易降解很多。但是由于添加了其它成分,同时聚合的过程会提高结晶度。这些因素都会PLA降解的时间变长。

 

而且,PLA降解是需要一定环境条件的,有人曾做过一个实验。把使用PLA材料3D打印的物品埋在后院的土里两年。结果,完全没有降解的迹象。事实上,如果把PLA制品丢在垃圾场,或者埋在土里,其自然降解也需要几百年的时间。

 

PLA降解需要满足以下几个条件:

1、大量的微生物;

2、高温,超过30℃时,微生物才会开始降解PLA;

3、潮湿,湿度越高水解效率越高。要同时满足这几个条件的环境,在自然界中可以说非常稀少。

 

所以,可以得出结论,PLA可以被生物降解,但是在自然环境中至少也得几百年的时间。不过和石油基的塑料比,PLA还是要环保很多。石油基塑料在自然环境中几百年,也只能分解,分解后对环境依旧会造成影响。

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