前言
高分子材料自问世至今,其应用已经渗透到国民经济各个部门和人类生活的各个方面,与钢铁、木材、水泥并列为材料领域的四大支柱。高分子材料的使用量在某种意义上已经成为衡量一个国家工业化程度和人民生活水平的重要标志。然而,绝大多数高分子材料的合成来源于不可再生石油资源,其巨大的生产和消费导致石油资源大量消耗,塑料垃圾与日俱增,造成了不可忽视的能源危机和环境污染。因此,大力开发环境友好的生物基高分子材料,被认为是解决能源危机和环境污染等问题的有效途径,更是实现全球经济可持续发展的战略选择。
在已开发的众多生物基高分子材料中,聚乳酸(PLA)被誉为最具发展潜力的产品之一,近年来受到学术界和工业界的广泛关注。它是20世纪90年代迅速发展起来的可完全生物降解的热塑性脂肪族聚酯,是一种无毒、无刺激性,具有良好生物相容性、生物降解性,力学强度高以及易加工成型的生物降解高分子材料。与其他化学合成生物降解高分子相比,聚乳酸的最大特点是来源于可再生的植物资源,摆脱了对石油资源的依赖。合成聚乳酸的原料可以从玉米、秸秆等农作物获取,因此聚乳酸的合成是一个低能耗的过程。废弃后的聚乳酸可在堆肥条件下自行降解成二氧化碳和水,而且降解产物经植物的光合作用还可再形成淀粉等物质,再次成为聚乳酸合成的原料,从而实现洁净的碳循环。由此可见,聚乳酸满足人类可持续发展的要求,也符合当前低碳经济发展的需要。因此,聚乳酸在生物可降解高分子材料中占有举足轻重的地位,其应用范围已从最初用于生物医用领域过渡到各类包装材料等通用高分子材料领域,并朝着电器制品、汽车制品等工程塑料领域迅速扩展,展现了诱人的发展前景。
自2006年起,中粮生化就开始系统探索和研究聚乳酸的材料特性、加工工艺、下游制品及应用,并广泛与国内外企业、研发机构合作,走过了十余年的生物基材料开发及产业发展之路。承担了多个国家和省部级科研项目,获得了多项科技成果,创建了万吨级聚乳酸生产和制品开发基地,开发了一系列具有自主知识产权的聚乳酸产品并畅销于国内外市场,中粮生化已成为国内聚乳酸生物基材料的领军者。
本书在查阅大量国内外聚乳酸相关资料的基础上,结合本人多年来从事聚乳酸研究和生产的实践经验,同时围绕聚乳酸近十几年来的发展,重点介绍了聚乳酸的合成、性能优化、改性加工以及应用等研究进展情况。全书共分三篇,十四章。其中,第一篇为1~3章,综述了聚乳酸的合成、制备、结构与性能; 第二篇为4~8章,阐述了聚乳酸的改性方法及其研究进展; 第三篇为9~14章,介绍了聚乳酸制品加工与应用。
在本书撰写过程中,张会良研究员、朱锦研究员、陈鹏研究员做了大量工作,任杰教授对全文进行了校对和修正,在此一并表示衷心的感谢!
由于时间关系,加之水平有限,不足之处难免,敬请各位专家和读者批评指正!
佟毅
2018年6月于北京