​PLA（聚乳酸）材料在电子烟上应用

今年8月份，电子烟品牌小叶 soyee 创新性地推出了一款PLA滤嘴电子烟，旨在防止电子烟漏油、冷凝液吸进嘴里。

从外形来看，这款PLA滤嘴电子烟跟加热不燃烧烟具很相似，它的PLA滤嘴跟加热不燃烧的烟弹又比较相似，但不同之处在于它就仅仅是一个滤嘴，并没有新型烟草成分。

图加热不燃烧烟具国健华烟 KOKEN K1S MAX

所以这个PLA材料是什么？怎么生产出来的？它又有什么特性？下面一起来看看。

一、PLA材料简介

PLA是聚乳酸的英文简称，英文全称是Polylactic Acid 或 Polylactide，是 α-羟基丙酸缩合的产物，属于热塑性脂肪族聚酯的一种。

图聚乳酸结构式

PLA的出现，最早是1932年由杜邦（Dupont）的科学家Wallace Carothers在真空中将乳酸进行直接缩合所得，由于产生的聚合物分子量低，同时生产成本过高，当时未能实现商业化生产。

直到1987年食品公司Cargill开始投资研发新的聚乳酸制造过程，Cargill 于2001年与陶氏（Dow）合资进行商业化生产名为:Nature-Works的聚乳酸商品，PLA才正式大量进入我们生活中的方方面面。

图 PLA颗粒，海正生物

二、PLA材料合成工艺

PLA是高分子材料的一种，因此它的制备就是从小分子单体聚合成高分子聚合物的过程。

1.PLA的单体原料制备

PLA的单体原料是乳酸，它一般是将玉米等壳类作物碾碎后，从中提取淀粉，然后将淀粉制成未精化的葡萄糖。接着通过类似生产啤酒或酒精的方式来发酵葡萄糖，最终经过提纯工艺得到乳酸单体。

图 PLA纤维制备全流程，源自网络

2.PLA的聚合方法

PLA的合成主要有两种方法，分别是乳酸直接缩聚法和丙交酯开环聚合法（又叫二步法）。其中二步法最为常用，其过程是首先将乳酸进行减压蒸馏制得丙交酯（LA），再以丙交酯为单体，在引发剂、高温、高真空度的条件下反应数小时制得PLA。

图直接缩聚法，源自高分子材料改性和防老化技术咨询

图二步法，源自高分子材料改性和防老化技术咨询

三、PLA材料性能及加工工艺

PLA是浅黄色透明固体，热稳定性好，加工温度170～230℃，有好的抗溶剂性，可用多种方式进行加工，如挤压、纺丝、双轴拉伸，注射吹塑。

图 3D打印PLA单丝，乐天

四、PLA材料在电子烟上应用分析

1、因其良好吸油性，传统香烟、加热不燃烧均有应用

通过以上内容，我们对PLA材料已经有了一个基本的认识。事实上，加热不燃烧烟弹、传统香烟的滤嘴都有应用到PLA材料。

在加热不燃烧烟弹中基本都会有PLA材料通过褶皱成型而制成的降温段。有拆解类文章显示，IQOS烟弹结构就包含有PLA烟油过滤片，如下图，从左到右的结构分别是过滤棉、PLA烟油过滤片、空心过滤、烟丝。

图 IQOS烟弹结构拆解，源自 IQOS健康搬运工

除此之外，在传统香烟滤嘴的材料选用上，乙酸纤维素丝束是应用最广泛的材料，但它的降解速度较慢，因此近几年有人将PLA丝束用在香烟滤嘴上面，它在降解性、疏水性、抑菌性、降温、成本方面都有一定优势。值得注意的是，PLA材料对精油类的物质具有极高的阻碍性，也就是有很好的吸油性。

图 soyee小野电子烟用PLA滤嘴

除了生物降解性、生物相容性，良好的吸油性想必也是soyee小野电子烟用PLA滤嘴来防漏油、冷凝液的原因之一。

2、不是PLA材料都能很好吸油

不过并不是用了PLA材料就能吸油，它首先得是PLA纤维，可采用溶液纺丝、熔体纺丝（主要方法）和静电纺丝等加工方法生产，同时它的吸油性能与PLA纤维形态结构、纤维膜孔隙结构有关。

有研究文献对比了纯PLA、PVA/PLA多孔芯壳结构和PLA中空多孔结构纤维膜的吸油性能。结果显示，PLA纤维膜有吸油性，PVA/PLA多孔芯壳结构和PLA中空多孔纤维膜吸油性较好，PLA中空多孔纤维膜吸油性能优于PVA/PLA多孔芯壳结构膜。

图源自纺织视界

五、PLA材料其他应用

PLA材料得益于生物降解性、生物相容性、光泽度、透明性、手感、耐热性等优良特性，它正被广泛应用于各行各业中，除了电子烟行业，还有3D打印、服装、包装、医疗卫生等领域。

图玻纤改性PLA+TPU应用，科莱恩

图 PLA材料3D打印的进气栅格，上海复志

图 PLA材料3D打印的汽车改装模具，上海复志

图 PLA材料3D打印的涡轮引擎部件原型

图PLA+PVA，远铸智能

图PLA+ABS，远铸智能

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