聚乳酸（）的行業(yè)發(fā)展階段，聚乳酸（）的技術門檻及未來發(fā)展

時間：2024-07-02

人類社會的進步伴隨著材料的發(fā)展，材料在經(jīng)歷了以合成塑料代替材料的階段后，目前正處于以可降解材料代替不可降解材料的發(fā)展階段。生物基可降解材料的應用與推廣，不僅可以從原料端減少人類對石油煤炭等資源的依賴程度，緩解石油資源危機，也可以為傳統(tǒng)塑料制品處置時造成的塑料污染提供一種有效的解決方案。

隨著人類對生存環(huán)境的逐漸重視，國內(nèi)以及“限塑、禁塑”政策的出臺，可生物降解材料總體處于快速增長期，其中，以聚乳酸（）產(chǎn)能占比、增長速度較快、應用效果、材料特性，因此，聚乳酸被譽為是生物基可降解塑料的，也是當前可生物降解材料中的主流材料。

聚乳酸屬于一種生物基可生物降解塑料，由玉米、木薯等農(nóng)作物糖化后，經(jīng)微生物發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸聚合而成，原料來源廣泛且可再生。

聚乳酸是一種自然界中廣泛存在的酸，其生產(chǎn)工藝屬于發(fā)酵工業(yè)?，F(xiàn)代的發(fā)酵工業(yè)已將生物技術、基因工程、化學工程技術等進行融合，形成一個大工業(yè)體系。乳酸行業(yè)經(jīng)過數(shù)十年發(fā)展，國內(nèi)外生產(chǎn)技術成熟，產(chǎn)能規(guī)模較大。

在聚乳酸的生產(chǎn)方面，國內(nèi)的聚乳酸行業(yè)起步較晚，但是隨著國內(nèi)技術的不斷進步，也有一些企業(yè)逐步了聚生產(chǎn)的技術難題，甚至有一些企業(yè)已經(jīng)打通了聚生產(chǎn)完整的生產(chǎn)線。

例如：海正生材、豐原集團等。聚乳酸具有良好的機械性能和物理性能，可以通過擠出成型、注塑成型、擠吹成型、紡絲、發(fā)泡等加工工藝制成薄膜、片材、纖維、絲材、粉末等形態(tài)，應用領域較為廣泛。

隨著時間的推移，聚乳酸的應用場景不斷拓展，目前已廣泛應用于食品接觸級的包裝及餐具、膜袋類包裝品、頁巖氣開采、纖維、織物、3D 打印材料等產(chǎn)品和領域，正在進一步挖掘其在醫(yī)學領域、汽車配件、農(nóng)林環(huán)保等領域的應用潛力。

目前，聚乳酸的生產(chǎn)仍然是以“兩步法”為主，先制備丙交酯，再用丙交酯開環(huán)聚合生產(chǎn)聚乳酸。

近年來，隨著國內(nèi)聚生產(chǎn)技術的不斷突破，聚生產(chǎn)工藝在國內(nèi)已不屬難題，且多個大規(guī)模的聚生產(chǎn)項目也在不斷上馬，聚價格也下降至2萬元/噸左右，讓可降解塑料代替?zhèn)鹘y(tǒng)石油基塑料成為可能。

目前，聚乳酸行業(yè)的技術發(fā)展呈現(xiàn)出以下趨勢：

（1）、高光學純度乳酸是一種手性異構(gòu)體，具有光學活性，光學純度對聚乳酸的熔點、結(jié)晶速率等關鍵指標具有顯著影響。聚乳酸的光學純度主要由丙交酯的光學純度決定，但是在丙交酯制備過程中，伴隨著高溫條件的發(fā)生，消旋現(xiàn)象無法避免，從而降低丙交酯的光學純度。

為了實現(xiàn)對產(chǎn)品指標的控制，保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，通常采用在高光學純度的丙交酯中配入不同光學純度的丙交酯進行聚合，以達到控制聚乳酸光學純度的目的。因此，高光學純度既能體現(xiàn)聚生產(chǎn)企業(yè)在“乳酸→丙交酯”工段的制造工藝水平，也是聚乳酸行業(yè)技術發(fā)展的重要追求方向之一。

（2）、分子量分布聚合反應是難控制的一種化學反應，即便在相同的生產(chǎn)條件下，聚乳酸的聚合度也存在差異，產(chǎn)生分子鏈長短不一的聚乳酸分子，因此，聚乳酸是一種混合物。

在高分子聚合物，一般用 PDI 指標（重均分子量 Mw/數(shù)均分子量 Mn）來衡量材料的相對期望分子量分布的離散程度，PDI 越低，說明聚乳酸分子量越緊密地分布在期望分子量周圍，所制成的聚乳酸制品的性越好，綜合性能越強。因此，低 PDI 也能夠體現(xiàn)聚生產(chǎn)企業(yè)在聚合環(huán)節(jié)的制造工藝水平，是聚乳酸行業(yè)技術發(fā)展的重要追求方向之一。

（3）、復合改性在塑料行業(yè)，對材料進行復合改性，可以使材料突破其在化學和物理方面的固有屬性限制，充分挖掘其發(fā)展?jié)摿?。由于聚乳酸以替代傳統(tǒng)塑料為發(fā)展方向，隨著近年來聚乳酸材料的流行，對聚乳酸進行復合改性也成為了行業(yè)技術發(fā)展的趨勢之一。

對聚乳酸進行復合改性的主要方式分為物理改性和化學改性。物理改性主要是將聚乳酸與其他材料進行共混，這種改性方法的生產(chǎn)成本較低、效率較高，是目前主流的改性方法。

而化學改性的方法是通過共聚、接枝、高分子化學反應等方法對聚乳酸進行改性，這種方法具有一定的技術門檻，且對生產(chǎn)設備、生產(chǎn)研發(fā)人員的要求較高，因此尚未成為主流的改性手段?；瘜W改性方法能夠大地改變材料的固有屬性，也是行業(yè)未來技術發(fā)展的主要方向之一。

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