聚乳酸的特點(diǎn)及其在醫(yī)療衛(wèi)材行業(yè)的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)

陳康振 廣東保樂(lè)無(wú)紡布有限公司

如何更好地處理垃圾以減少對(duì)環(huán)境和人類(lèi)的危害是一個(gè)全球都在關(guān)注和急待解決的問(wèn)題。近年來(lái)，隨著人們生活水平和健康環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，一次性醫(yī)療衛(wèi)生產(chǎn)品的應(yīng)用加重了垃圾分類(lèi)處理的壓力。2020年全球暴發(fā)的新冠病毒疫情，使口罩及醫(yī)療一次性用品的使用急劇增加，這些有可能帶病毒的生活和醫(yī)療垃圾的處理更是增加了人們對(duì)環(huán)保材料的渴望。聚乳酸（PLA）作為一種新型的生物降解材料，在某些領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)有一定的進(jìn)展，但因?yàn)槎喾矫娴脑?，在一次性醫(yī)療和衛(wèi)材上的應(yīng)用卻未能大范圍推廣。本文根據(jù)作者的研究和收集的文獻(xiàn)資料，簡(jiǎn)要分析聚乳酸的特點(diǎn)及其在醫(yī)療和衛(wèi)生用品行業(yè)的應(yīng)用趨勢(shì)。

一 聚乳酸的特點(diǎn)

聚乳酸（H-[OCHCH3CO]n-OH）是以乳酸為主要原料聚合得到的聚合物。聚乳酸也稱(chēng)為聚丙交酯，屬于聚酯家族。密度:1.20～1.30 kg/L，熔點(diǎn)：155～185℃，特性粘度IV:0.2～8 dL/g，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度:60～65℃，傳熱系數(shù):0.025λ(w/m＊k)。

從紡絲工藝來(lái)說(shuō)，聚乳酸及其共聚物的紡絲可采用溶液紡絲和熔融紡絲工藝，因聚乳酸是熱塑性樹(shù)脂，從理論上講，采用熔融紡絲是最理想的纖維成型方式。熔融紡絲工藝技術(shù)比較成熟、環(huán)境污染小、生產(chǎn)成本低，更有利于自動(dòng)化、柔性化生產(chǎn)，是聚乳酸纖維的主要成型方法。但是熔融紡絲易造成聚乳酸的水解和熱降解，因此紡絲前必須嚴(yán)格控制樹(shù)脂的含水量，以保證紡絲的工藝穩(wěn)定性和纖維最終的質(zhì)量。

用聚乳酸生產(chǎn)的PLA纖維具有同PET纖維（即聚酯纖維）相似的物理特性，其生產(chǎn)工藝條件也和PET纖維類(lèi)似，因此其非織造布的生產(chǎn)設(shè)備和工藝也和滌綸紡粘非織造布類(lèi)似。目前，溫州昌隆、東莞美亞、四川聚隆等企業(yè)都在生產(chǎn)聚乳酸非織造布，隨著需求的增加產(chǎn)量也在逐年上升。

聚乳酸的優(yōu)點(diǎn)主要有以下幾方面:

1.聚乳酸是一種新型的生物降解材料，使用可再生的植物資源（如玉米）所提取的淀粉原料制成。淀粉原料經(jīng)由糖化得到葡萄糖，再由葡萄糖及一定的菌種發(fā)酵制成高純度的乳酸，再通過(guò)化學(xué)合成方法合成一定分子量的聚乳酸。其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最終生成二氧化碳和水，不污染環(huán)境，這對(duì)保護(hù)環(huán)境非常有利，是公認(rèn)的環(huán)境友好材料。

2.機(jī)械性能及物理性能良好，適用于吹塑、熱塑等各種加工方法，加工方便，應(yīng)用十分廣泛。

3.生物相容性良好。

4.傳統(tǒng)生物可降解材料的強(qiáng)度、透明度及對(duì)氣候變化的抵抗能力皆不如一般的塑料。聚乳酸和石化合成塑料的基本物性類(lèi)似，也就是說(shuō)，它可以廣泛地用來(lái)制造各種產(chǎn)品。聚乳酸也擁有良好的光澤性和透明度，和利用聚苯乙烯所制的薄膜相當(dāng)，是其他生物可降解材料無(wú)法提供的。聚乳酸具有最良好的抗拉強(qiáng)度及延展度，也可以通過(guò)各種普通加工方式生產(chǎn)。聚乳酸薄膜具有良好的透氣性、透氧性及透二氧化碳性，還具有隔離氣味的特性。病毒及霉菌易依附在生物可降解塑料的表面，故有安全及衛(wèi)生的疑慮，然而，聚乳酸是唯一具有優(yōu)良抑菌及抗霉特性的生物可降解塑料。

5.當(dāng)焚化聚乳酸時(shí)，其燃燒熱值與焚化紙類(lèi)相同，是焚化傳統(tǒng)塑料（如聚乙烯）的一半，而且焚化聚乳酸不會(huì)釋放出氮化物、硫化物等有毒氣體。人體也含有以單體形態(tài)存在的乳酸，這就表示了這種分解性產(chǎn)品具有的安全性。

二 聚乳酸的應(yīng)用

聚乳酸應(yīng)用廣泛，可以在擠出、注塑、拉膜、紡絲等多領(lǐng)域應(yīng)用，具體如下：

1 包裝材料

擠出級(jí)樹(shù)脂是PLA主要的市場(chǎng)應(yīng)用，主要用于大型超市里新鮮蔬果包裝，該類(lèi)包裝已成為歐洲市場(chǎng)鏈中的重要一員；其次用于一些宣揚(yáng)安全、節(jié)能、環(huán)保的電子產(chǎn)品包裝上。另外，擠出級(jí)樹(shù)脂在園藝上的應(yīng)用也開(kāi)始獲得重視，在斜坡綠化、沙塵暴治理等領(lǐng)域已有所應(yīng)用。

2 汽車(chē)領(lǐng)域

日本東麗公司結(jié)合PLA樹(shù)脂改性技術(shù)、纖維制造技術(shù)和染色加工技術(shù)，開(kāi)發(fā)了以高性能PLA纖維為主要成分的車(chē)用腳墊和備用輪胎箱蓋。后來(lái)又開(kāi)發(fā)了適用于車(chē)門(mén)、輪圈、車(chē)座、天棚材料的其他汽車(chē)部件的PLA產(chǎn)品。

3 電子領(lǐng)域

在電子電器領(lǐng)域，聚乳酸也有應(yīng)用，例如，筆記本電腦部件材料、筆記本電腦機(jī)殼材料、手機(jī)部件及機(jī)殼材料、影碟機(jī)殼材料、光盤(pán)盤(pán)片、LSI包裝帶等。

4 生物醫(yī)藥領(lǐng)域

生物醫(yī)藥行業(yè)是聚乳酸最早開(kāi)展應(yīng)用的領(lǐng)域。聚乳酸對(duì)人體有高度安全性并可被組織吸收，加之其優(yōu)良的物理機(jī)械性能，還可應(yīng)用在生物醫(yī)藥領(lǐng)域，如一次性輸液工具、免拆型手術(shù)縫合線(xiàn)、藥物緩解包裝劑、人造骨折內(nèi)固定材料、組織修復(fù)材料、人造皮膚、心臟支架等。

5 衛(wèi)生、醫(yī)療用品中聚乳酸的應(yīng)用

聚乳酸對(duì)人體絕對(duì)無(wú)害的特性使得聚乳酸在一次性餐具、食品包裝材料等一次性用品領(lǐng)城具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。其能夠完全生物降解也符合世界各國(guó)，特別是歐盟、美國(guó)及日本對(duì)于環(huán)保的高要求。

近年來(lái)，隨著人們生活水平的提高和防止交叉感染意識(shí)的增強(qiáng)，一次性衛(wèi)生用品的使用也越來(lái)越普遍，比如濕巾、紙尿褲（片）、衛(wèi)生巾、醫(yī)院使用的一次性帽子、口罩、隔離衣、手術(shù)衣、防護(hù)服、鞋套等，這些一次性的產(chǎn)品使用的材料大部分是非織造布，目前以聚丙烯為原料的非織造布為主。

近幾年，世界各國(guó)均提倡低碳環(huán)保，一些國(guó)際大公司已經(jīng)在一次性產(chǎn)品或這些產(chǎn)品的某些部分使用PLA非織造布。下面以嬰兒紙尿褲為例，分析PLA材料在衛(wèi)生用品中推廣的可行性。

嬰兒紙尿褲面層材料的發(fā)展趨勢(shì)是多次滲透、速度快、干爽、柔軟、有棉質(zhì)感。現(xiàn)在以聚乳酸為主原料的紡粘非織造布，性能已經(jīng)有很大突破，通過(guò)在線(xiàn)親水處理或者打孔后整理等方式，能夠生產(chǎn)較為舒適的面層材料。

底層的發(fā)展趨勢(shì)是柔軟、具有棉柔感、耐磨、輕薄。就非織造布來(lái)說(shuō)，在柔軟度方面，聚乳酸不如聚丙烯，這與成網(wǎng)時(shí)的纖維細(xì)度和配方的選擇有關(guān)，聚丙烯更容易生產(chǎn)低旦的纖維，柔軟配方也比較靈活，所以柔軟度容易調(diào)節(jié)；而聚乳酸不然，所以生產(chǎn)的非織造布一般情況下手感硬，需要進(jìn)行后整理才能改善手感。至于紙尿褲底膜用的薄膜產(chǎn)品，因PLA雙向拉伸膜已經(jīng)有成功的例子，所以開(kāi)發(fā)紙尿褲用底膜也是可能的。

紙尿褲的防漏隔邊目前一般都采用SMS非織造布，以PLA為原料生產(chǎn)紡粘非織造布工藝已經(jīng)成熟，但生產(chǎn)熔噴布還很少見(jiàn)。不過(guò)，2009年美國(guó)Nature Works在國(guó)際非織造布技術(shù)會(huì)議（INTC）上推出兩種PLA樹(shù)酯，IngeoTM6252D和6201D，是熔噴成形專(zhuān)用樹(shù)酯，其下游合作伙伴美國(guó)熔噴纖維設(shè)備制造商Biaxfiberfim公司和美國(guó)田納西大學(xué)非織造材料研究人員對(duì)該種切片進(jìn)行了熔噴評(píng)估試驗(yàn)，證明該類(lèi)切片適用于低成本的熔噴非織造布生產(chǎn)，可廣泛用于擦拭巾和過(guò)濾產(chǎn)品領(lǐng)域。說(shuō)明用PLA來(lái)生產(chǎn)熔噴布也是可能的，不過(guò)因?yàn)楣に噺?fù)雜，到目前還不成熟，所以還比較少見(jiàn)。純PLA生產(chǎn)的SMS非織造布市場(chǎng)上還沒(méi)有。不過(guò)，因?yàn)榫廴樗岬幕爻甭时容^大，大約在0.56%左右，即使能生產(chǎn)SMS，其阻隔性也不如聚丙酸生產(chǎn)的SMS非織造布。

至于紙尿褲上使用的芯體包裹層、耳貼、前腰貼等材料，也可以使用聚乳酸開(kāi)發(fā)。

醫(yī)療用品應(yīng)用方面，醫(yī)院使用的一次性帽子、口罩、隔離衣、手術(shù)衣、手術(shù)包布、手術(shù)鋪單、防護(hù)服、鞋套、床單等，現(xiàn)在也有一些廠(chǎng)家嘗試使用聚乳酸非織造布來(lái)生產(chǎn)，并逐步推廣，這兩年需求量有上升的趨勢(shì)。

三 聚乳酸的改性及發(fā)展方向

聚乳酸（PLA）在很多方面還存在一定的局限性，比如其擠出加工難度較大，擠出片材的厚度一般在0.2～1.0mm的范圍。加工過(guò)程對(duì)水分含量及溫度尤其敏感，擠出加工時(shí)，一般要求其水分含量要小于50PPM，這對(duì)設(shè)備的干燥系統(tǒng)和溫控系統(tǒng)要求高。加工過(guò)程中，如果沒(méi)有適宜的結(jié)晶設(shè)備，邊料的回收也是一大難題，這也正是市場(chǎng)上有大量PLA邊角料在流通的原因。

采用聚乳酸原料所加工的一次性餐具存在著不耐溫、耐油等缺陷。這樣就造成其功能作用大打折扣，以及在運(yùn)輸途中餐具變形、材質(zhì)變脆，造成大量次品。

另一方面，相對(duì)高昂的成本是阻礙PLA廣泛應(yīng)用的最大原因。

為了克服聚乳酸上述缺點(diǎn)，隨著技術(shù)的發(fā)展，市場(chǎng)上大多采用聚乳酸改性后的材料。聚乳酸改性有化學(xué)方法和物理方法，改性后的聚乳酸在物理性能、耐溫性和加工性能方面都有很大的提升。

利用中藥渣固廢垃圾和聚乳酸經(jīng)過(guò)生物降解并經(jīng)化學(xué)助劑表面處理后，可以形成新的可降解復(fù)合材料，這種材料可用擠出、壓出或者紡絲的工藝，生產(chǎn)可降解型材、片材或非織造布等產(chǎn)品，應(yīng)用于醫(yī)療器材、衛(wèi)生材料或生活材料。用系統(tǒng)效率消化掉局部成本，使各個(gè)環(huán)節(jié)的成本得到控制，這樣制得的聚乳酸復(fù)合材料，成本可以比純聚乳酸節(jié)省約40%。另一方面，這種工藝，將中藥殘?jiān)裙虖U垃圾進(jìn)行前端垃圾分類(lèi)，中端回收清運(yùn)，后端處置，終端產(chǎn)品交易的各環(huán)節(jié)打通，形成了一個(gè)完整的產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)，既解決了固廢垃圾的處理問(wèn)題，又能將聚乳酸的成本降低，進(jìn)一步促進(jìn)生物可降解材料在各個(gè)行業(yè)的使用。

結(jié)束語(yǔ)

聚乳酸作為一種生物可降解材料已經(jīng)被很多人所認(rèn)識(shí)，在很多行業(yè)已經(jīng)有一定的應(yīng)用，但它的應(yīng)用和推廣還有很長(zhǎng)的路要走。一方面人們的環(huán)保意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感有待提升到一個(gè)新的高度，另一方面，聚乳酸的改性和低成本也要更多的研究和投入。近年來(lái)，我們國(guó)家一再?gòu)?qiáng)調(diào)低碳環(huán)保，政府部門(mén)也加大管控的力度，在國(guó)家政策的支持和推動(dòng)下，聚乳酸的應(yīng)用會(huì)得到進(jìn)一步的推廣，聚乳酸產(chǎn)品的價(jià)值也會(huì)顯現(xiàn)。