绿色塑料聚乳酸

绿色塑料聚乳酸 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:化学工业出版社
作者:杨斌
出品人:
页数:326
译者:
出版时间:2007-9
价格:39.00元
装帧:
isbn号码:9787122009241
丛书系列:
图书标签:
  • 聚乳酸
  • 聚乳酸
  • PLA
  • 生物塑料
  • 绿色塑料
  • 塑料
  • 材料科学
  • 高分子材料
  • 可降解材料
  • 环保材料
  • 包装材料
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具体描述

本书在大量收集国内外资料的基础上,围绕生物降解高分子材料——聚乳酸近十几年研究开发的新动向,重点介绍了作为工业高分子材料的聚乳酸的性质、改性、加工以及在包装、纤维、农林、建筑、日常生活、电子电器、汽车等领域的应用开发进展。本书的特点是内容比较系统完整,理论与开发并重,涵盖了聚乳酸材料开发的主要领域和前沿,特别是聚乳酸材料开发的种类和水平以及未来的发展趋势。在基础理论方面力求由浅入深以满足大专院校的师生和广大科技工作者的需要。在应用开发方面,致力于介绍当前国内外的最新研究现状,特别是开发种类和水平以及未来的发展趋势,以便对相关化工行业技术人员以及投资经营者提供一些启示。

图书名称:《绿色塑料聚乳酸》内容摘要 核心主题: 本书深入探讨了聚乳酸(PLA)这种源自可再生资源的生物基、可降解高分子材料的制备、改性、加工、应用及其在可持续发展战略中的关键地位。 第一部分:聚乳酸的起源、结构与基础特性 第一章:生物基塑料的时代背景与聚乳酸的兴起 本章首先回顾了传统石化基塑料带来的环境挑战,如资源枯竭和白色污染。在此背景下,对可持续材料的需求日益迫切。聚乳酸(PLA)作为一种具有优良生物相容性和可降解性的聚酯,应运而生。 1.1 可持续材料的定义与分类: 详细区分了生物基(Bio-based)、可降解(Biodegradable)和两者兼具的材料,明确PLA在两者上的优势定位。 1.2 历史沿革与工业化进程: 追溯了PLA从早期实验室研究到大规模工业化生产的关键技术突破,重点介绍NatureWorks等主要生产商的工艺路线。 1.3 奶酸发酵制备: 详细阐述了以淀粉、糖类等可再生碳水化合物为原料,通过微生物发酵生产L-乳酸和D-乳酸的生物化学过程,包括菌种选择、发酵条件优化和下游分离提纯技术。 第二章:聚乳酸的化学结构与立体异构 PLA的性能与其分子结构,特别是其手性密切相关。本章聚焦于PLA的分子层面结构。 2.1 PLA的分子主链结构: 阐述聚酯的典型结构,以及乳酸单体如何通过酯键聚合形成长链。 2.2 立体异构体(L-PLA, D-PLA, PDLLA): 深入解析了L型、D型乳酸的立体化学构型及其在聚合过程中对材料宏观性能(如结晶度、熔点、玻璃化转变温度)的影响。对消旋聚乳酸(PDLLA)的无定形特性及其在特定应用中的潜力进行了分析。 2.3 聚合反应机理: 详细对比了直接缩聚法和开环聚合(ROP)两种主要的聚合方法。重点剖析了ROP中催化剂的选择(如锡类催化剂、有机金属催化剂)对分子量分布和聚合速率的控制。 第二部分:PLA的性能调控与复合改性 纯相PLA虽然环保,但在耐热性、韧性和阻隔性等方面存在局限。本部分是全书技术核心,关注如何通过各种手段优化其材料性能。 第三章:热力学与力学性能的挑战 3.1 结晶动力学与热行为: 讨论了PLA的低温玻璃化转变温度(Tg约60°C)和相对较高的熔点(Tm约170-180°C)。分析了退火处理和成核剂对结晶速率和最终结晶度的影响,这对决定其使用温度至关重要。 3.2 增韧技术: 详细梳理了改善PLA脆性失效模式的多种策略,包括: 共聚改性: 如与己内酯(CL)或二醇类单体进行共聚,引入柔性链段。 物理共混: 与橡胶类材料(如接枝马来酸酐的苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物Toughened-ABS)的相容性及界面处理技术。 纳米填料增强: 使用纳米粘土、碳纳米管或纤维素晶体对PLA进行增强和增韧的协同效应。 第四章:功能化与复合材料的构建 4.1 阻燃与抗静电改性: 研究了无卤阻燃剂(如磷系、氮系化合物)在PLA基体中的分散技术,以及如何协同提高材料的极限氧指数(LOI)。 4.2 复合材料的界面工程: 探讨了使用偶联剂(如硅烷、钛酸酯)处理无机填料(如玻璃纤维、木粉)表面,以增强填料与PLA基体的界面粘结力,从而实现机械性能的显著提升。 4.3 纳米复合材料的制备: 侧重于通过熔融插层或溶液共混法制备具有增强机械性能和气体阻隔性的PLA/粘土纳米复合材料。 第三部分:PLA的加工技术与应用领域 第五章:PLA的先进加工工艺 PLA对剪切敏感且易受热降解,因此需要特定的加工窗口。 5.1 挤出成型技术: 针对PLA的特性(如高熔体粘度和窄加工窗口),介绍了单螺杆和双螺杆挤出机的设计要求,以及如何通过控制温度曲线和螺杆转速来避免聚合度下降。 5.2 注塑与吹塑: 讨论了在模具设计中如何应对PLA的收缩率变化,以及预干燥过程对最终产品质量(如表面光洁度、机械强度)的决定性影响。 5.3 增材制造(3D打印)应用: 重点分析了PLA作为最常用的3D打印耗材的优势,包括其低翘曲性和良好的层间附着力,以及如何通过配方设计(如添加成核剂)来提高打印件的快速结晶能力,缩短打印周期。 第六章:聚乳酸在关键行业的商业化应用 本章聚焦于PLA已实现或潜力巨大的应用市场。 6.1 包装材料: 深入分析PLA在食品接触包装(如托盘、薄膜、瓶子)中的应用,包括其透明度、气体阻隔性与水分阻隔性的权衡。讨论了PLA在双层或多层结构中作为热塑性层的使用。 6.2 医用与生物材料: 这是PLA的传统优势领域。详细介绍了其在可吸收手术缝线、骨钉、药物控释载体中的应用。探讨了不同分子量和纯度的PLA在体内水解速率上的差异性控制。 6.3 农业与土工应用: 介绍了PLA在制造地膜、育苗钵和土壤固定网中的潜力,分析其在土壤中自然降解的速率与环境影响。 第四部分:聚乳酸的降解机理与环境影响评估 第七章:聚乳酸的降解路径与机制 PLA的可降解性是其核心价值,但降解速率受环境因素制约。 7.1 水解降解机理: 阐述了酯键在水存在下的断裂过程,即内切和外切反应,以及酸、碱或酶对水解过程的催化作用。 7.2 生物降解与堆肥环境: 区分了工业堆肥、家庭堆肥和自然环境下的降解差异。分析了微生物如何利用PLA的低聚物作为碳源进行代谢,最终转化为二氧化碳、水和生物质。重点讨论了PLA在海洋环境中的降解效率问题。 7.3 降解动力学模型: 引入数学模型来预测PLA材料在不同温度和湿度的环境下的寿命周期。 第八章:全生命周期评估(LCA)与未来展望 8.1 LCA对比分析: 对比了以石油为原料的聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)与PLA在“摇篮到坟墓”阶段的能源消耗、温室气体排放和水资源使用情况。强调了原材料来源对LCA结果的巨大影响。 8.2 面临的挑战: 探讨了PLA在成本、耐热性、回收再利用的复杂性(特别是与石化塑料的混杂)以及堆肥基础设施建设不足等方面的瓶颈。 8.3 展望: 总结了通过基因工程优化乳酸菌、开发新型催化剂和设计高性能共聚物等前沿研究方向,以期使PLA成为真正意义上的“通用型”绿色塑料。 --- 本书特色: 本书结构严谨,从基础化学到工程应用,再到环境科学,构建了一个完整的PLA知识体系。内容详实,不仅关注理论深度,更着重于材料改性、加工参数控制和真实世界中的商业化案例分析,为材料科学家、工程师和政策制定者提供全面、深入的参考。

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读后感

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用户评价

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这本书的深度和广度,远超我预期的“科普读物”范畴,它更像是一份详尽的行业深度调研报告,尤其是在探讨聚乳酸(PLA)在特定工业领域,比如高端电子产品外壳和生物医用植入物方面的应用潜力时,那种严谨到近乎苛刻的论证过程,着实让我这个非专业人士感到震撼。书中对于不同催化剂体系对聚合反应速率和分子量分布的控制,分析得极其到位,配有详细的反应动力学曲线图,即便是跳过了部分复杂的数学推导,也能感受到作者在材料设计前端所下的苦功夫。更值得称道的是,它并没有停留在理论层面,而是深入探讨了当前规模化生产所面临的几大瓶颈,比如热稳定性不足和降解速率的精准控制问题,并列举了若干国际领先实验室正在攻克的最新研究方向,比如复合材料的界面增强技术。这种对前沿挑战毫不回避的坦诚态度,让我对“绿色塑料”的未来发展有了更清醒的认识,它不是万能的灵丹妙药,而是一条需要不断攻坚克难的科研长路。对于业内人士来说,这本书无疑是梳理思路、把握技术前沿趋势的绝佳参考资料,它提供的细节是教科书无法企及的。

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这本书的装帧设计实在令人眼前一亮,封面那种略带磨砂质感的环保纸张,摸上去就让人联想到书名所蕴含的“绿色”理念。翻开内页,字体排版清晰舒服,大量的图表和实物照片穿插其中,即便是对高分子材料不太熟悉的我,也能大致领略到不同改性技术对材料性能带来的微妙影响。我尤其欣赏作者在介绍材料力学性能测试那一章节的叙述方式,没有堆砌晦涩难懂的专业术语,而是用生活化的比喻解释了拉伸强度、冲击韧性这些指标的实际意义,比如“这就像你用力拉扯一根橡皮筋,衡量它在断裂前能被拉多长”,这种娓娓道来的讲解方式,极大地降低了阅读门槛。虽然我原本是抱着了解一下这种新型材料在日常生活中的应用场景的好奇心来的,但读完这部分,我对它从单体合成到最终制品成型的整个产业链条都有了一个初步且扎实的认知框架。作者似乎非常注重知识的系统性,从基础的分子结构特性,到宏观的应用潜力,层层递进,逻辑严密,让人感觉像是在听一位经验丰富的老工程师在耐心传授行业秘诀,而非冷冰冰的教科书灌输。对于那些希望快速建立起对可持续材料有一个全面而感性认识的入门读者来说,这本书的开篇无疑是一个非常成功的引子。

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阅读体验上,这本书的叙事风格非常独特,它成功地在严谨的科学探讨和富有哲理的环保思辨之间找到了一个精妙的平衡点。特别是在论述传统石化塑料的弊端时,作者没有采用煽动性的语言,而是用一组组令人深思的对比数据,例如海洋生态系统中微塑料的积累速度与降解速率的巨大鸿沟,让读者在一种平静的氛围下,深刻体会到材料选择的伦理责任。我特别喜欢其中穿插的一些历史回顾,比如早期对生物基聚合物探索的失败教训,这使得当前的成功更显得来之不易,也让读者对“创新”的周期有了更深的理解。这种带着人文关怀的写作手法,使得原本可能枯燥的化学过程描述,充满了生命的张力和时代紧迫感。它不仅仅是在教你“怎么做”这种塑料,更是在探讨“为什么我们必须做”这种转变。每当读到关键的转折点,作者总会适时地插入一些关于可持续发展目标(SDGs)的宏观思考,引导读者将眼光从微观的分子提升到宏观的全球治理层面,这一点对于提升读者的综合素养非常有帮助。

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总而言之,这本书的价值在于它构建了一个完整的“理解链条”,让你从“这东西是什么”开始,逐步深入到“它为什么重要”、“它现在遇到了什么问题”以及“未来可能怎么解决”。结构上,它的章节划分非常具有逻辑性,从基础结构到加工工艺,再到终端应用和回收再利用,形成了一个完美的闭环。我个人最感兴趣的是最后一章关于“循环经济”的探讨,作者提出了一个非常新颖的观点:PLA的生物可降解性,在特定条件下,反而可能成为限制其回收效率的因素,因为降解和回收是两个相互竞争的过程。这个观点让我陷入了深思,意识到任何一种材料的“绿色”属性,都不是绝对的,而是依赖于我们设计和使用它的方式。这种辩证的、不走极端地看待新材料的写作态度,使得全书的论述显得格外成熟和可靠。它成功地将一个可能充满争议的环保议题,处理成了一场严谨而富有远见的工程美学展示,读完后,我对这个领域的研究者充满了敬意。

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这本书在细节处理上的考究程度,简直到了“吹毛求疵”的地步,这在技术类书籍中是极为少见的。举个例子,当作者讨论到如何提高PLA的耐热性时,他不仅详述了外消旋化和共聚改性的方法,甚至还特意开辟了一个小节,专门对比了不同结晶温度下测试标准仪器的微小差异对最终报告数据产生的影响,这种对“可重复性”的极端重视,体现了作者极高的学术素养。而且,书中引用的文献资料更新速度令人称赞,很多数据和实验结果似乎都是在近一两年内发表的,这对于一个快速迭代的材料科学领域来说至关重要。我发现自己不得不经常停下来,查阅一些作者提及的特定测试标准(如ASTM或ISO标准编号),因为作者引用时非常精准,毫不含糊。这使得本书的使用价值极高,它不只是知识的载体,更是一张通往精确科研实践的路线图。对于正在进行相关毕业设计或研究项目的学生来说,这本书提供的这些具体的操作层面的“陷阱”和“捷径”,是无价之宝。

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