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摘 要

聚乳酸（PLA）是一种新型的生物降解材料，使用可再生的植物资源（如玉米）所提出的淀粉原料制成。淀粉原料经由发酵过程制成乳酸，再通过化学合成转换成聚乳酸。PLA作为一种可生物降解高分子材料，具有优良的机械性能、生物降解性和生物相容性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，这对保护环境非常有利，是公认的环境友好材料。

随着PLA的大规模工业化生产，其价格已与通用塑料接近，因此其在包装材料、医药卫生等一次性产品领域的应用将快速发展。但作为结晶性聚酯的PLA结晶速度缓慢，一般成型制品呈非晶态，大大降低了其的耐热性和力学性能，严重制约了PLA的应用。因此如何有效地加快PLA的结晶速度、提高PLA的性能有着重要意义。添加结晶成核剂是一种改善高聚物结晶的有效手段。

关键词：聚乳酸 成核剂 生产

The feasibility analysis of produce

of new kind polylactic acid nucleating agent

ABSTRACT

Polylactic acid (PLA) is a novel biodegradable material made of the starch proposed from a plant resources (such as corn). Starch material is made into lactic acid by fermentation and then converted to polylactic acid by chemical synthesis. PLA is a biodegradable polymer material with excellent mechanical properties,biodegradability and biocompatibility,which can be completely degraded by microbial after use. And PLA ultimately generate carbon dioxide and water, which is very beneficial for the protection of the environment and it is recognized as environmentally friendly materials.

With large-scale industrial production of PLA, its price has been closed with GE Plastics, so its use in packaging materials, medical and other disposable products will have rapid development. But PLA has slow crystallization as crystalline polyester, so general molding products are amorphous, greatly reducing its heat resistance and mechanical properties, severely restricting the PLA applications. So how to effectively accelerate the crystallization rate of PLA,which has great significance. Adding a crystallization nucleating agent is an effective means of improving the crystalline polymer.

KEYWORD：Polylactic acid ;Nucleating agent ;Mechanical propert

目录

摘要 I

ABSTRACT II

目录 III

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 聚乳酸的简介 1

1.2.1 聚乳酸的合成方法 1

1.2.2 聚乳酸的结构与性能 3

1.3 成核剂的种类以及对聚合物性能的影响 5

1.4 聚乳酸的应用与发展 5

1.5 本文的主要研究内容与意义 6

第二章 无机粉体成核剂 7

2.1 成核剂提高聚乳酸结晶性能的理论基础 7

2.2 无机成核剂结晶性能 7

2.2.1 无机层状硅酸盐提高聚乳酸的结晶性能 7

2.2.2 其他无机成核剂提高聚乳酸的结晶性能 9

第三章 有机成核剂 11

3.1 脂肪族酰胺类成核剂 11

3.2 淀粉及化学改性热塑性淀粉等生物基和生物可降解类成核剂 11

3.3 杯芳烃和环糊精等超分子化学成核剂 11

3.4 酰胺类和酰肼类化合物 13

3.5 其他有机成核剂 13

参考文献 16

第四章 总结与展望 18

4.1 全文总结 18

4.2 展望 18

致谢 19

第一章 绪论

1.1 引言

随着社会的发展和科技的进步，高分子材料科学也迅猛发展，近几十年来，塑料制品

在某些领域逐渐替代了钢材、木材、陶瓷等传统材料产品，并广泛地应用于国民经济以及

日常生活用品等领域。但是，在塑料制品广泛使用给人类带来便利的同时也给人类赖以生

存的环境带来新的挑战。首先，塑料制品不容易降解，废弃后几十年、甚至几百年也不会

发生降解，给环境造成了严重的“白色污染”问题；其次，塑料是以石油为原料合成的，

石油为不可在生能源，其储量是有限的，随着人类的开发利用，石油资源必将越来越少，

用来合成塑料的石油将更少。所以，开发和发展环境友好型材料是解决环境污染，确保社

会可持续发展的重要途径之一。

生物降解材料是指在一定的时间和一定的条件下，能被微生物或者在微生物、细菌等

分泌物的作用下发生化学反应，先降解成为低分子聚合物，并最终降解成为二氧化碳和水，

对环境无污染的一类高分子材料。生物降解材料根据其原料来源和工艺不同，可分为天然

高分子降解材料和合成高分子降解材料，其中，天然高分子降解材料包括淀粉、木质素、

纤维素等；合成高分子降解材料主要为聚羟基酸酯类聚合物和脂肪族聚酯，例如：聚乳酸、

聚丁二酸丁二醇酯、聚己内酯等。生物降解材料在食品工业、医疗卫生、包装材料、购物

袋、快餐盒等一次性使用产品方面能代替传统的烯烃类材料，废弃后在短时间内可发生降

解，对环境无污染，具有广阔的应用前景。其中，聚乳酸被认为是应用前景最好的生物降

解材料之一。

1.2 聚乳酸的简介

1.2.1 聚乳酸的合成方法

PLA 的合成始于 1932 年，但当时合成的 PLA 分子量很低，没有实际应用价值，所以，PLA 的合成研究一直处于停滞状态，直到 1954 年美国的 DuPont^[1]公司采用新的聚合方法，合成了分子量高的 PLA，从此开始了相关的研究。美国的 NatureWorks 公司是全球最大的 PLA 研究与开发基地，也是生物质塑料树脂工业化生产规模最大的公司，NatureWorks 公司具备了年产量为 14 万吨的 PLA生产能力。另外，德国的 BASF、日本的三菱公司等也相继建立不同产能的 PLA生产线。降解塑料在发达国家发展时间相对较长，在我国尚处于起步阶段，国内的浙江海正生物材料股份有限公司与长春应用化学研究所于 2008 年建成国内规模最大，年产 5000 吨的聚乳酸生产线。总体而言，我国降解塑料行业发展比较缓慢，其原因是由于我国生产技术相对落后，降解塑料的价格尚未降

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