目前,聚乳酸的主要消费领域是包装材料,占总消费量65%以上;其次为餐饮用具、纤维/无纺布、3D 打印材料等应用。欧洲和北美是聚乳酸最大的市场,而由于中国、日本、韩国、印度和泰国等国对聚乳酸的需求处于持续增长之中,亚太地区将成为全球增长最快的市场之一。
从应用方式来看,由于聚乳酸良好的机械性能和物理性能,使其适用于挤出成型、注塑成型、挤吹成型、纺丝、发泡等主要塑料加工工艺,可以制成薄膜、片材、纤维、丝材、粉末等形态。因此,随着时间的推移,全球聚乳酸的应用场景不断拓展,目前已广泛应用于食品接触级的包装及餐具、膜袋类包装品、页岩气开采、纤维、织物、3D打印材料等产品和领域,正在进一步挖掘其在医学领域、汽车配件、农林环保等领域的应用潜力。
在汽车领域的应用上,目前主要通过向PLA中加入一些其他高分子材料制成复合物,改进聚乳酸的耐热性、柔韧性、抗冲性等,从而扩展其在车用市场的应用范围。
国外应用现状
国外对于聚乳酸在汽车上的应用起步较早,技术相当成熟,改性聚乳酸的应用相对领先。我们所熟知地一些国外汽车品牌,都有用到改性聚乳酸。
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马自达汽车公司与帝人公司和帝人纤维公司合作,开发出世界上第1款由100%聚乳酸制造的生物织物,应用于汽车内车坐垫套所需要的质量和耐用性要求,应用于汽车内饰中;
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日本三菱尼龙公司生产销售了1种以PLA为芯材,用于汽车用脚垫。该产品于2009年用于丰田汽车第3代新型混合动力车上。
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日本东丽工业公司生产的环保型聚乳酸纤维材料,作为车身和车内地板覆盖物在丰田汽车公司的混合动力轿车HS 250 h上投入使用,这种材料还可以用于车内天花板和车门装饰装潢材料。
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日本丰田公司的Raum车型采用洋麻纤维/PLA复合材料制作备胎盖板,聚丙烯(PP)/PLA改性材料制作汽车门板、侧饰板等。
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德国劳士领公司与科比恩公司合作研发出1种PLA与玻璃纤维或木纤维的复合材料,应用于汽车内饰件和功能组件中。
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美国RTP公司研发出玻璃纤维复合材料产品,应用于汽车的导流罩、遮阳罩、副保险杠、侧护板等零部件。欧盟导流罩、遮阳罩、副保险杠、侧护板等零部件。
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欧盟ECOplast项目研发出了以PLA和纳米黏土为原料制备的生物基塑料,专门用于汽车零部件生产。
国内应用现状
国内PLA在汽车行业的应用研究较晚,但随着国内环保意识的提高,国内车企及研究者开始加大对车用改性PLA的研究开发与应用工作,PLA在汽车上的应用得到了快速的发展与推广。目前,国内的PLA主要应用于汽车内饰件和零部中。
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绿程生物材料技术有限公司推出了高强度高韧性PLA复合材料,并在汽车进气格栅、三角窗框等零部件中得到应用。
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锦湖日丽公司成功研发了聚碳酸PC/PLA,力学性能好且可降解回收,应用于汽车内饰件。
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同济大学与上汽集团也合作开发了聚乳酸/天然纤维复合材料,将用作上汽自主品牌汽车的内饰材料。
国内将加大对PLA的改性研究,未来重点方向在于研发出使用寿命长、性能满足使用要求的聚乳酸复合物。随着改性技术的发展进步,国内PLA在汽车领域的应用将会更加广泛。