聚乳酸的特点及其在医疗卫材行业的应用发展趋势

陈康振 广东保乐无纺布有限公司

如何更好地处理垃圾以减少对环境和人类的危害是一个全球都在关注和急待解决的问题。近年来，随着人们生活水平和健康环保意识的增强，一次性医疗卫生产品的应用加重了垃圾分类处理的压力。2020年全球暴发的新冠病毒疫情，使口罩及医疗一次性用品的使用急剧增加，这些有可能带病毒的生活和医疗垃圾的处理更是增加了人们对环保材料的渴望。聚乳酸（PLA）作为一种新型的生物降解材料，在某些领域的应用已经有一定的进展，但因为多方面的原因，在一次性医疗和卫材上的应用却未能大范围推广。本文根据作者的研究和收集的文献资料，简要分析聚乳酸的特点及其在医疗和卫生用品行业的应用趋势。

一 聚乳酸的特点

聚乳酸（H-[OCHCH3CO]n-OH）是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物。聚乳酸也称为聚丙交酯，属于聚酯家族。密度:1.20～1.30 kg/L，熔点：155～185℃，特性粘度IV:0.2～8 dL/g，玻璃化转变温度:60～65℃，传热系数:0.025λ(w/m＊k)。

从纺丝工艺来说，聚乳酸及其共聚物的纺丝可采用溶液纺丝和熔融纺丝工艺，因聚乳酸是热塑性树脂，从理论上讲，采用熔融纺丝是最理想的纤维成型方式。熔融纺丝工艺技术比较成熟、环境污染小、生产成本低，更有利于自动化、柔性化生产，是聚乳酸纤维的主要成型方法。但是熔融纺丝易造成聚乳酸的水解和热降解，因此纺丝前必须严格控制树脂的含水量，以保证纺丝的工艺稳定性和纤维最终的质量。

用聚乳酸生产的PLA纤维具有同PET纤维（即聚酯纤维）相似的物理特性，其生产工艺条件也和PET纤维类似，因此其非织造布的生产设备和工艺也和涤纶纺粘非织造布类似。目前，温州昌隆、东莞美亚、四川聚隆等企业都在生产聚乳酸非织造布，随着需求的增加产量也在逐年上升。

聚乳酸的优点主要有以下几方面:

1.聚乳酸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）所提取的淀粉原料制成。淀粉原料经由糖化得到葡萄糖，再由葡萄糖及一定的菌种发酵制成高纯度的乳酸，再通过化学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。

2.机械性能及物理性能良好，适用于吹塑、热塑等各种加工方法，加工方便，应用十分广泛。

3.生物相容性良好。

4.传统生物可降解材料的强度、透明度及对气候变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类似，也就是说，它可以广泛地用来制造各种产品。聚乳酸也拥有良好的光泽性和透明度，和利用聚苯乙烯所制的薄膜相当，是其他生物可降解材料无法提供的。聚乳酸具有最良好的抗拉强度及延展度，也可以通过各种普通加工方式生产。聚乳酸薄膜具有良好的透气性、透氧性及透二氧化碳性，还具有隔离气味的特性。病毒及霉菌易依附在生物可降解塑料的表面，故有安全及卫生的疑虑，然而，聚乳酸是唯一具有优良抑菌及抗霉特性的生物可降解塑料。

5.当焚化聚乳酸时，其燃烧热值与焚化纸类相同，是焚化传统塑料（如聚乙烯）的一半，而且焚化聚乳酸不会释放出氮化物、硫化物等有毒气体。人体也含有以单体形态存在的乳酸，这就表示了这种分解性产品具有的安全性。

二 聚乳酸的应用

聚乳酸应用广泛，可以在挤出、注塑、拉膜、纺丝等多领域应用，具体如下：

1 包装材料

挤出级树脂是PLA主要的市场应用，主要用于大型超市里新鲜蔬果包装，该类包装已成为欧洲市场链中的重要一员；其次用于一些宣扬安全、节能、环保的电子产品包装上。另外，挤出级树脂在园艺上的应用也开始获得重视，在斜坡绿化、沙尘暴治理等领域已有所应用。

2 汽车领域

日本东丽公司结合PLA树脂改性技术、纤维制造技术和染色加工技术，开发了以高性能PLA纤维为主要成分的车用脚垫和备用轮胎箱盖。后来又开发了适用于车门、轮圈、车座、天棚材料的其他汽车部件的PLA产品。

3 电子领域

在电子电器领域，聚乳酸也有应用，例如，笔记本电脑部件材料、笔记本电脑机壳材料、手机部件及机壳材料、影碟机壳材料、光盘盘片、LSI包装带等。

4 生物医药领域

生物医药行业是聚乳酸最早开展应用的领域。聚乳酸对人体有高度安全性并可被组织吸收，加之其优良的物理机械性能，还可应用在生物医药领域，如一次性输液工具、免拆型手术缝合线、药物缓解包装剂、人造骨折内固定材料、组织修复材料、人造皮肤、心脏支架等。

5 卫生、医疗用品中聚乳酸的应用

聚乳酸对人体绝对无害的特性使得聚乳酸在一次性餐具、食品包装材料等一次性用品领城具有独特的优势。其能够完全生物降解也符合世界各国，特别是欧盟、美国及日本对于环保的高要求。

近年来，随着人们生活水平的提高和防止交叉感染意识的增强，一次性卫生用品的使用也越来越普遍，比如湿巾、纸尿裤（片）、卫生巾、医院使用的一次性帽子、口罩、隔离衣、手术衣、防护服、鞋套等，这些一次性的产品使用的材料大部分是非织造布，目前以聚丙烯为原料的非织造布为主。

近几年，世界各国均提倡低碳环保，一些国际大公司已经在一次性产品或这些产品的某些部分使用PLA非织造布。下面以婴儿纸尿裤为例，分析PLA材料在卫生用品中推广的可行性。

婴儿纸尿裤面层材料的发展趋势是多次渗透、速度快、干爽、柔软、有棉质感。现在以聚乳酸为主原料的纺粘非织造布，性能已经有很大突破，通过在线亲水处理或者打孔后整理等方式，能够生产较为舒适的面层材料。

底层的发展趋势是柔软、具有棉柔感、耐磨、轻薄。就非织造布来说，在柔软度方面，聚乳酸不如聚丙烯，这与成网时的纤维细度和配方的选择有关，聚丙烯更容易生产低旦的纤维，柔软配方也比较灵活，所以柔软度容易调节；而聚乳酸不然，所以生产的非织造布一般情况下手感硬，需要进行后整理才能改善手感。至于纸尿裤底膜用的薄膜产品，因PLA双向拉伸膜已经有成功的例子，所以开发纸尿裤用底膜也是可能的。

纸尿裤的防漏隔边目前一般都采用SMS非织造布，以PLA为原料生产纺粘非织造布工艺已经成熟，但生产熔喷布还很少见。不过，2009年美国Nature Works在国际非织造布技术会议（INTC）上推出两种PLA树酯，IngeoTM6252D和6201D，是熔喷成形专用树酯，其下游合作伙伴美国熔喷纤维设备制造商Biaxfiberfim公司和美国田纳西大学非织造材料研究人员对该种切片进行了熔喷评估试验，证明该类切片适用于低成本的熔喷非织造布生产，可广泛用于擦拭巾和过滤产品领域。说明用PLA来生产熔喷布也是可能的，不过因为工艺复杂，到目前还不成熟，所以还比较少见。纯PLA生产的SMS非织造布市场上还没有。不过，因为聚乳酸的回潮率比较大，大约在0.56%左右，即使能生产SMS，其阻隔性也不如聚丙酸生产的SMS非织造布。

至于纸尿裤上使用的芯体包裹层、耳贴、前腰贴等材料，也可以使用聚乳酸开发。

医疗用品应用方面，医院使用的一次性帽子、口罩、隔离衣、手术衣、手术包布、手术铺单、防护服、鞋套、床单等，现在也有一些厂家尝试使用聚乳酸非织造布来生产，并逐步推广，这两年需求量有上升的趋势。

三 聚乳酸的改性及发展方向

聚乳酸（PLA）在很多方面还存在一定的局限性，比如其挤出加工难度较大，挤出片材的厚度一般在0.2～1.0mm的范围。加工过程对水分含量及温度尤其敏感，挤出加工时，一般要求其水分含量要小于50PPM，这对设备的干燥系统和温控系统要求高。加工过程中，如果没有适宜的结晶设备，边料的回收也是一大难题，这也正是市场上有大量PLA边角料在流通的原因。

采用聚乳酸原料所加工的一次性餐具存在着不耐温、耐油等缺陷。这样就造成其功能作用大打折扣，以及在运输途中餐具变形、材质变脆，造成大量次品。

另一方面，相对高昂的成本是阻碍PLA广泛应用的最大原因。

为了克服聚乳酸上述缺点，随着技术的发展，市场上大多采用聚乳酸改性后的材料。聚乳酸改性有化学方法和物理方法，改性后的聚乳酸在物理性能、耐温性和加工性能方面都有很大的提升。

利用中药渣固废垃圾和聚乳酸经过生物降解并经化学助剂表面处理后，可以形成新的可降解复合材料，这种材料可用挤出、压出或者纺丝的工艺，生产可降解型材、片材或非织造布等产品，应用于医疗器材、卫生材料或生活材料。用系统效率消化掉局部成本，使各个环节的成本得到控制，这样制得的聚乳酸复合材料，成本可以比纯聚乳酸节省约40%。另一方面，这种工艺，将中药残渣等固废垃圾进行前端垃圾分类，中端回收清运，后端处置，终端产品交易的各环节打通，形成了一个完整的产业链闭环，既解决了固废垃圾的处理问题，又能将聚乳酸的成本降低，进一步促进生物可降解材料在各个行业的使用。

结束语

聚乳酸作为一种生物可降解材料已经被很多人所认识，在很多行业已经有一定的应用，但它的应用和推广还有很长的路要走。一方面人们的环保意识和社会责任感有待提升到一个新的高度，另一方面，聚乳酸的改性和低成本也要更多的研究和投入。近年来，我们国家一再强调低碳环保，政府部门也加大管控的力度，在国家政策的支持和推动下，聚乳酸的应用会得到进一步的推广，聚乳酸产品的价值也会显现。