普立思开发出快速结晶的PLA材料,中国石油和化工网

聚乳酸（PLA）是目前应用范围最广、最具商业前途的生物基可降解材料，但其结晶速度和结晶能力不足，导致后续加工应用难度增加，限制了PLA进一步广泛应用。针对PLA树脂材料的这一缺点，普立思生物科技通过独特的分子结构设计和聚合工艺的改进，开发出了“具有自成核能力”的快速结晶PLA材料。

PLA结晶主要有ɑ、β和γ三种晶型。不同晶型的形成与加工工艺以及热处理工艺密切相关。ɑ晶型可从熔体和溶液中结晶得到，β晶型可在高的拉伸速率和拉伸温度下得到，γ晶型可在六甲基苯上外延生长得到。

PLA在加工的熔融冷却过程中主要形成ɑ型球晶，是三种晶型中是最常见和最稳定的。ɑ球晶的尺寸从微米到毫米级。球晶在成长过程中由于径横向生长的不均衡性，通常会有明显的内部应力产生。当球晶尺寸大到一定程度时，不仅晶体界面连结变弱，而且应力累积到一定程度也会导致球晶内部产生裂纹，显著降低材料韧性。这也是产业界一直致力于控制

PLA结晶尺寸的主要原因。

作为一种典型的半结晶高分子材料，PLA结晶度和结晶结构对材料耐热影响很大。非晶态和结晶度<25%时，PLA材料维卡软化温度＜80℃；结晶度大于30%、结晶结构完善的PLA，材料维卡软化温度可达120℃以上。

由于分子链本身物理特性的原因，纯PLA结晶速度较慢，常规加工工艺得到的制品的结晶度较低，导致材料耐热不足。

通过调整PLA分子结构、分子量及分子量分布、提高材料光学纯度、加入成核剂或增塑剂、改善加工工艺，都能提高PLA结晶速度。以添加成核剂为例，目前有多种市售成核剂能显著改善PLA的成核能力。但是，这些方法常存在加工控制难度高、增加客户加工工序、加工难度大等不足。

针对行业这一难题，普立思公司通过分子结构设计直接在聚合过程中引进有机成核分子嵌段，开发出具备自成核能力的快速结晶PLA树脂，结晶速率得到很大的提升（如图三所示），可用于纺丝、耐热制件的注塑以及吸塑成型等领域。