前言
高分子材料自問世至今,其應用已經滲透到國民經濟各個部門和人類生活的各個方面,與鋼鐵、木材、水泥并列為材料領域的四大支柱。高分子材料的使用量在某種意義上已經成為衡量一個國家工業化程度和人民生活水平的重要標志。然而,絕大多數高分子材料的合成來源于不可再生石油資源,其巨大的生產和消費導致石油資源大量消耗,塑料垃圾與日俱增,造成了不可忽視的能源危機和環境污染。因此,大力開發環境友好的生物基高分子材料,被認為是解決能源危機和環境污染等問題的有效途徑,更是實現全球經濟可持續發展的戰略選擇。
在已開發的眾多生物基高分子材料中,聚乳酸(PLA)被譽為最具發展潛力的產品之一,近年來受到學術界和工業界的廣泛關注。它是20世紀90年代迅速發展起來的可完全生物降解的熱塑性脂肪族聚酯,是一種無毒、無刺激性,具有良好生物相容性、生物降解性,力學強度高以及易加工成型的生物降解高分子材料。與其他化學合成生物降解高分子相比,聚乳酸的最大特點是來源于可再生的植物資源,擺脫了對石油資源的依賴。合成聚乳酸的原料可以從玉米、秸稈等農作物獲取,因此聚乳酸的合成是一個低能耗的過程。廢棄后的聚乳酸可在堆肥條件下自行降解成二氧化碳和水,而且降解產物經植物的光合作用還可再形成淀粉等物質,再次成為聚乳酸合成的原料,從而實現潔凈的碳循環。由此可見,聚乳酸滿足人類可持續發展的要求,也符合當前低碳經濟發展的需要。因此,聚乳酸在生物可降解高分子材料中占有舉足輕重的地位,其應用范圍已從最初用于生物醫用領域過渡到各類包裝材料等通用高分子材料領域,并朝著電器制品、汽車制品等工程塑料領域迅速擴展,展現了誘人的發展前景。
自2006年起,中糧生化就開始系統探索和研究聚乳酸的材料特性、加工工藝、下游制品及應用,并廣泛與國內外企業、研發機構合作,走過了十余年的生物基材料開發及產業發展之路。承擔了多個國家和省部級科研項目,獲得了多項科技成果,創建了萬噸級聚乳酸生產和制品開發基地,開發了一系列具有自主知識產權的聚乳酸產品并暢銷于國內外市場,中糧生化已成為國內聚乳酸生物基材料的領軍者。
本書在查閱大量國內外聚乳酸相關資料的基礎上,結合本人多年來從事聚乳酸研究和生產的實踐經驗,同時圍繞聚乳酸近十幾年來的發展,重點介紹了聚乳酸的合成、性能優化、改性加工以及應用等研究進展情況。全書共分三篇,十四章。其中,第一篇為1~3章,綜述了聚乳酸的合成、制備、結構與性能; 第二篇為4~8章,闡述了聚乳酸的改性方法及其研究進展; 第三篇為9~14章,介紹了聚乳酸制品加工與應用。
在本書撰寫過程中,張會良研究員、朱錦研究員、陳鵬研究員做了大量工作,任杰教授對全文進行了校對和修正,在此一并表示衷心的感謝!
由于時間關系,加之水平有限,不足之處難免,敬請各位專家和讀者批評指正!
佟毅
2018年6月于北京