最全解读：PLA生物可降解材料在包装领域的应用

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聚乳酸PLA宝典报道，PLA 是最受国内外研究关注的生物降解材料之 一，医用、包装和纤维是其三大热门应用领域。PLA 以天然来源的乳酸为主要原料，具有很好的生物降解性和生物相容性，其生命周期对环境的负荷明显低于石油基材料，被认为是最有发展前途的绿色包装材料。

可生物降解塑料是指在一定条件下，能被微生物本身或微生物的分泌物降解成低分子量物质的一种材料。美国食品药品管理局规定，除了生物降 解塑料和极少的水降解塑料可用于食品包装领域 外，其他如光降解塑料或光、生物双降解塑料都未能满足作为食品包装材料的规定。

聚乳酸(PLA)经废弃后在自然条件下可完全分解为二氧化碳 和 水，具有良好的耐水性、力学性能、生物相容性，可被生物吸收，对环境无污染。同时PLA也具有良好的机械性能。它具有高抗击强度、良好的柔韧性和热稳定性，可塑性、加工成型性，不变色，对氧气和水蒸气具有较好的透过性，同时又有着良好的透明性，防霉变、抗菌，使用寿命达2~3 年。

薄膜类食品包装

包装材料较为重要的性能指标是透气性，根据材料的透气性的不同能确定这种材料在包装中的应用领域。有些包装材料要求对氧气具有透气性，以供给产品足够的氧气；有些包装材料在材质上要求其对氧气具有阻隔性，如作为饮料等包装则要求材料，能阻止氧气进入包装内从而达到抑制霉菌生长的作用。PLA 具有阻气、阻水性、透明性及良好的可印刷性。

透明性

PLA 具有良好的透明度和光泽度，其优异的性能与玻璃纸及PET 相当，这是其它可降解塑料所没有的性能。PLA 的透明度和光泽度是普通 PP 薄膜的 2~3 倍，是 LDPE 的 10 倍。其高透明性使得用PLA作包装材料外形美观。如用于糖果包装，目前，市场上很多糖果包装都采用了PLA包装薄膜。

这种包装薄膜的外观和使用性能与传统糖果包装膜相近，具有高的透明性，极好的扭结保持性、可印刷性和强度，还具有优异的阻隔性，能更好地保留糖果的香味。日本某公司用美国卡基尔•道聚合公司的“racea”牌号PLA作为新产品的包装材料，该包装的外观透明性很好。东丽工业公司利用其专有的纳米合金技术开发了PLA功能性薄膜和切片。这种薄膜具有与石油基薄膜一样的耐热和抗冲击性能，同时还兼具优异的弹性和透明性。

PLA薄膜具有良好的透明性

阻隔性

PLA可以制成具有较高的透明性、良好的阻隔性、优异的加工成型性及力学性能的薄膜制品，可用于果蔬软包装。它能给果蔬创造适宜的贮藏环境, 维持果蔬的生命活动, 延缓衰老, 保持果蔬的色、香、味和外观。但在应用于实际食物包装材料时，还需要进行一些改性以适应食物自身的特点，从而达到更好的包装效果。

例如，在具体实践中，实验发现混合薄膜要比纯薄膜好

何依谣分别用纯PLA薄膜及PLA复合薄膜包装西兰花，并于(22±3)℃条件下贮藏，定期测试了西兰花在贮存期间各项生理生化指标的变化。结果表明：PLA复合薄膜对西兰花常温贮藏的保鲜效果较好，能够使包装袋内形成有利于调控西兰花呼吸代谢的湿度水平和气调环境，较好地维持了西兰花的外观品质，使其原有风味口感得到了很好的保留，从而将西兰花的常温货架期延长了23天。

PLA薄膜用于食品保鲜

抑菌性

PLA 可使产品表面形成弱酸性环境，有抑菌和防霉基础，如果辅助使用其他抗菌剂可以达到 90%以上的抗菌率，可用于产品的抗菌包装。尹敏以双孢蘑菇和金耳为例，研究了新型PLA纳米抗菌复合膜对食用菌的保鲜效果，从而延长食用菌的保质期，并使其品质状态保持良好。结果表明：PLA/迷迭香精油(REO)/AgO复合薄膜能有效延缓金耳中维生素C含量的减少。

与LDPE薄膜、PLA薄膜和PLA/REO/TiO2薄膜相比，PLA/REO/Ag复合薄膜的透水率明显高于其他几种薄膜。由此得出结论，其能有效地防止冷凝水形成，达到抑制微生物生长的作用；同时，还具有优异的抑菌效果，能有效地抑制金耳储藏期间微生物的繁殖，可以明显延长保质期至16天。

同时与普通PE保鲜膜相比，PLA效果更好

普通PE薄膜

李伟等分别研究了PE保鲜膜和PLA薄膜对西兰花的保鲜效果。结果表明，采用PLA薄膜包装能抑制西兰花变黄和花球脱落等现象，有效地保持西兰花的叶绿素、维生素C和可溶性固形物的含量。PLA薄膜具有优异的气体选择透过性，这有助于在PLA包装袋内形成低O2、高CO2的贮存环境，进而可以抑制西兰花的生命活动，减少水分的流失和养分的消耗。结果表明：与PE保鲜膜包装相比，PLA薄膜包装能使西兰花的常温货架期延长1~2天，保鲜效果明显。

吸管类一次性餐具

PLA 的降解产物可协助植物经光合作用成为 PLA 的原料，因此 PLA 是一种“从摇篮到摇篮”的绿色材料。目前PLA是市面上主流的一次性餐具的原材料。PLA 在常温下较稳定，但在稍高温环境、酸碱环境或微生物环境中容易迅速降解，抗冲击性差，往往不能满足在恶劣环境中流通的要求、

PLA吸管喝热饮变形软化，破坏饮用体验

改性提高热稳定性的方法

PLA 材料的热稳定性与 PVC 相当，但比 PP，PE及 PS 等低，加工温度一般控制在 170~230 ℃之间，适用于注射、拉伸、挤出、吹塑等普通工艺。但在实际加工过程中 PLA结晶速率较慢，一般需要改性。同时由于结晶速率慢且结晶度低，导致 PLA 的热变形温度较低，限制了其在热灌装或热杀菌产品包装上的应用。

为了提高 PLA 结晶速率和结晶度，可以在生产时尽可能地提高 PLA 的光学纯度。含有少量PDLA 的 PLLA 结晶度会大打折扣，退火处理也是提高 PLA 结晶度的方法，另外还可以添加成核剂来改善结晶行为，提高其结晶度，进而提高热变形温度，改善其耐热性，有研究通过 PLLA 和 PDLA 立构复合也得到具有耐高温等特殊性能的产品。

目前与无机填料或是自然纤维共混，是提高PLA材料各方面性能的主要改性方法。如LiWH 等使 用 竹 纤 维 对 ＰＬＡ 进 行 改 性，得 到 的复合材料弯曲强度和断裂 伸长率分别提高了19.3％和30.1％。Shyif 等采用熔融共混法 制备PLA香蕉纤维复合材料，通过使用偶联剂和 化学改性将香蕉纤维结合到PLA链上，得到的复 合材料热稳定性和力学性能显著提高。

一种PLA制作的饭盒

医用材料

PLA 大量应用在缝线、骨骼固定、修复材料、缓控释药物的载体、组织工程细胞生长支架材料等领域，已成为医疗领域重要的生物材料之一。PLA 制成的缝线，强度上能满足缝线的要求，随伤口愈合，慢慢在体内被分解、消失，与常规缝线相比，无需拆线，尤其适用于那些深部组织创伤的缝合。

可用作医疗纺线的PLA纤维

PLA 可用作骨骼固定材料，随着骨骼的生长，用 PLA 制成的骨骼固定材料慢慢分解，无需进行二次手术取出，避免二次手术带来的身体伤痛和手术费。PLA 可用作缓控释药物的载体，具有低毒、高效、缓释和作用时间长等优点，与生物体的相容性好，停留时间长，还可采取与其它单体共聚的方式来调节药物的释放速率，从而达到提高药物的活性、降低对身体带来的毒、副作用。

心脏支架

PLA 可作为组织工程支架材料，通过在 PLA 支架上培养细胞，细胞慢慢生长分化为组织、器官，与此同时，PLA 支架材料慢慢降解，这一技术已经在皮肤、血管的研究上取得进展。

总结上面举到的PLA在包装领域的主要应用，我们会发现，PLA作为一种新型的纯生物基材料具有很大的市场运用前景，其良好的物理特性以及材料本身的环保性必然会使得PLA在未来得到更广泛的运用。

但PLA材料应用于包装材料方面时， 还有很多性能需要进一步改善，如降解性、韧性、耐热性、阻隔性、导电性等。另外，目前居高不下的原材料价格也是限制PLA材料广泛运用的一个重要因素，还需要进一步优化 PLA的生产工艺，降低材料成本，提高其作为包装材料的竞争力。

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参考文献：

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