Polymelkzuur (PLA) is een biologisch afbreekbaar plastic dat voornamelijk wordt gemaakt van hernieuwbare biomassabronnen. Vanwege de uitstekende afbreekbaarheid, biocompatibiliteit en aanpassingsvermogen van de verwerking heeft het wereldwijd brede aandacht gekregen in de context van het bevorderen van een groene en-koolstofarme ontwikkeling. Als een typisch bio-polymeer kan PLA niet alleen onder specifieke omgevingsomstandigheden worden afgebroken tot kooldioxide en water, maar ook-weer in de koolstofcyclus terechtkomen via fotosynthese van planten, waardoor het wordt beschouwd als een van de belangrijke alternatieven voor traditionele op aardolie-gebaseerde kunststoffen.
PLA wordt gesynthetiseerd met behulp van melkzuur als monomeer. Melkzuur wordt voornamelijk verkregen door fermentatie van gewassen die rijk zijn aan zetmeel of suikers, zoals maïs, suikerriet en cassave. Het gefermenteerde melkzuur wordt gedehydrateerd om lactide te vormen, dat vervolgens wordt onderworpen aan ring-openingspolymerisatie om polymelkzuur met lange- keten te produceren. Afhankelijk van het polymerisatieproces en de stereochemie kunnen PLA-materialen met verschillende kristalliniteit en eigenschappen worden verkregen. Hoge L--isomeren zorgen voor een hogere kristalliniteit en hittebestendigheid, terwijl copolymerisatiemodificatie de flexibiliteit en afbraaksnelheid ervan kan aanpassen om aan diverse toepassingsbehoeften te voldoen.
Vanuit prestatieperspectief bezit PLA voordelen zoals goede transparantie, een breed verwerkingsvenster en een matige treksterkte en modulus. Het kan worden vervaardigd tot films, vellen, vezels, verpakkingscontainers en wegwerpservies via verschillende conventionele kunststofverwerkingstechnieken, waaronder spuitgieten, extrusie, blaasvormen en thermovormen. De glasovergangstemperatuur bedraagt echter ongeveer 55-65 graden en het smeltpunt ongeveer 150-170 graden, wat resulteert in een relatief beperkte hittebestendigheid. Bovendien is het gevoelig voor versnelde hydrolyse in vochtige omgevingen of omgevingen met hoge- temperaturen, wat het directe gebruik ervan bij hoge- temperatuurbelasting-dragende of langdurige- buitentoepassingen tot op zekere hoogte beperkt.
Het grote voordeel van PLA ligt in de biologische afbreekbaarheid ervan. Onder industriële composteringsomstandigheden (temperatuur 58 ± 2 graden, vochtigheid boven 50%, aerobe omgeving) kan het geleidelijk worden afgebroken tot melkzuur door enzymen die worden uitgescheiden door micro-organismen, en vervolgens worden omgezet in kooldioxide en water, waarbij de hele cyclus doorgaans enkele maanden tot een jaar duurt. In niet-composterende omgevingen, zoals de oceaan of grond bij omgevingstemperatuur-, neemt de afbraaksnelheid echter aanzienlijk af; daarom moeten de milieuvoordelen ervan worden beoordeeld in samenhang met specifieke toepassingsscenario's.
In industriële toepassingen wordt PLA veel gebruikt in voedselverpakkingen, wegwerpservies, schokdempingsmaterialen, medische chirurgische hechtingen en dragers voor medicijnafgifte, met aanzienlijke voordelen, vooral in scenario's waarin de nadruk wordt gelegd op een lage ecologische voetafdruk en composteerbaarheid. Bovendien kunnen de mechanische eigenschappen en de beheersbaarheid van de afbraak verder worden geoptimaliseerd door het te mengen met biologisch afbreekbare polymeren zoals polycaprolacton (PCL) en polyhydroxyalkanoaten (PHA), of door het te combineren met natuurlijke vezels.
Over het geheel genomen vertegenwoordigt PLA een belangrijke richting in de ontwikkeling van bio-gebaseerde en biologisch afbreekbare kunststoffen. De hernieuwbare grondstoffen en het vermogen om na gebruik terug te keren naar de natuur sluiten aan bij de mondiale strategische behoeften op het gebied van plasticreductie en koolstofneutraliteit. In de toekomst, met doorbraken in de diversificatie van grondstoffen, prestatieverbeteringen en beheersbare degradatietechnologieën, wordt verwacht dat PLA in meer gebieden functionele vervanging van traditionele kunststoffen zal bewerkstelligen en solide ondersteuning zal bieden voor het bouwen van een duurzaam materialensysteem.