前言
第十一屆太平洋高分子會議(11th Pacific Polymer Conference, PPC11)於2009年12月6~10日在澳洲凱恩斯召開，PCC為兩年召開一次的高分子大型國際研討會，聚集了從事高分子研究之科學家與工程師。本次會議探討主題涵蓋範圍相當廣泛，共有11個場同時展開 (Hall A~C, Rooms 1~8)，會議中討論的研究議題包括：現代聚合方法、自由基聚合法、高分子錯合物結構、功能性高分子、奈米複合材料、傳統複合材料、光電高分子、高分子在生物學和醫學之應用、天然來的高分子、高分子界面與表面科學、高分子製程與高分子工程、高分子機械性質與高分子鑑定分析。其中與生物可分解和生質來源之新環保高分子材料相關議題主要是在Green/Sustainable Polymers and Polymers from Renewable Resources、Biomaterials and Hydrogels、Nanostructure Polymers and Composites、Polymer Blends and Polymer Physics、Polymer Rheology and Processing、Advanced Characterization of Polymer等Session 進行。大部分聚焦於Starch、Cellulose、PLA、PVA、PHA‧‧‧等材料，以下就這些生物可分解和生質來源之新環保高分子材料的最新研究發展做扼要的說明。
Starch-based Biodegradable and Bio-mass Polymer
由於澱粉在玻璃轉換態的熱容(Heat Capacity)變化相當低，故很難使用一般的DSC觀察到澱粉基材料的Tg變化，為了評估熱可塑性澱粉的Tg變化，澳洲昆士蘭大學之Dr. Xie 利用High-Speed DSC來提高DSC的靈敏度1，其DSC最高的Heating Rate 可高達500 ℃/min。作者首先使用PLA來驗證Tg 和Heating Rate 的線性關係，由圖一可以觀察到當Heating Rate愈快，其Tg愈明顯，由此可提供一個新的方法測量澱粉基材料的Tg，如圖二所示。
此外，澳洲CSIRO和墨爾本大學合作開發一個新的製程；在不使用Plasticizer的條件下，直接將可再生的Raw Material Powders轉換成Natural Polymer2，使用他們發明的Equal Channel Angular Consolidation (ECAC) in Conjunction with Back Pressure (BP)，如圖三所示，在高壓和剪切後成功獲得Plastic Wheat Starch。此製程除了可以應用在Starch Powder，亦可用在Cellulose Powder。如圖四所示，隨著製程溫度的增加，這些Natural Polymer 的Gelatinization或Plasticization的效果也會提升，此系統的機械強度明顯變好，推測其中Thermal Cross-linking 是重要的貢獻因子之一。
圖四、(A) Cellulose Powder之SEM 圖，使用BP-ECAC研製的高分子，
其操作溫度在130℃(B, C)與150℃之表面形貌
歐洲的Dr. Bakos 認為生物可分解高分子主要是應用在包裝領域3，目前歐洲市場上包裝材的應用以Thermo-plastic Starch為主，約佔80%。通常澱粉基之高分子必須要和高性能的Aliphatic Polyester或Polyvinyl Alcohol 進行混練，才能提高其性能來配合不同應用領域對其機械性質的要求。最常見的有Starch和Polyethylene的混練，而在全生物可分解包裝材的發展主要有Starch/PCL、Starch/PLA以及Starch/PVA等。
Polylactic acid -based Biodegradable and Bio-mass Polymer
本次研討會有很多PLA相關論文的發表，在PLA酯粒的商業化發展上，有鑑於PLA的耐熱性太低(Heat Deflection Temperature, HDT = 50~60℃)，荷蘭的PURAC Biochem 與瑞士的Sulzer Chemtech Ltd.共同開發高熔點(Tm=230℃)的Stereocomplex PLA4，其Pilot Plant Design如圖五所示。 目前開發的分子量(Mn)可高達二十萬以上，其量產計畫說明如下：於2008年在瑞士的Winterthur建立年產量200噸的Pilot Plant，預計2010春天在荷蘭的Synbra建立年產5,000噸的Semi-industrial Plant，於2011年完成 50,000噸的Industrial Plant 生產計畫。此製程具有Solvent Free 、High Productivity、Scalability、Low Operating Costs、Safety 以及 Reliability等特色。
與PLA Fibers研發的相關論文主要有---本文節錄自材料世界網「材料最前線」專欄，更多資料請見下方附檔
作者：廖聖茹/工研院材化所
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