聚乳酸的合成

1、聚乳酸的合成 聚乳酸有兩種合成方法，即丙交酯（乳酸的環(huán)狀二聚體）的開(kāi)環(huán)聚合和乳酸的直 接聚合。丙交酯開(kāi)環(huán)聚合生產(chǎn)工序?yàn)椋合葘⑷樗崦撍h(huán)化制成丙交酯；再將丙交酯開(kāi)環(huán)聚 合制得聚乳酸。其中乳酸的環(huán)化和提純是制備丙交酯的難點(diǎn)和關(guān)鍵，這種方法可 制得高分子量的聚乳酸，也較好地滿足成纖聚合物和骨固定材料等的要求。乳酸直接縮聚是由精制的乳酸直接進(jìn)行聚合，是最早也是最簡(jiǎn)單的方法。該法生 產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，但得到的聚合物分子量低，且分子量分布較寬，其加工性能等尚不 能滿足成纖聚合物的需要；而且聚合反應(yīng)在高于180C的條件下進(jìn)行，得到的聚 合物極易氧化著色，應(yīng)用受到一定的限制。由于原料原因，聚乳酸有聚d-乳酸（PDL

2、A）、聚L-乳酸（PLLA）和聚dL-乳酸 （PDLLA）之分。生產(chǎn)纖維一般采用PLLA。聚乳酸的發(fā)展意義聚乳酸在中國(guó)應(yīng)用的意義不僅僅體現(xiàn)在環(huán)保方面，對(duì)于循環(huán)經(jīng)濟(jì)、節(jié)約型社會(huì)的 建設(shè)也將有積極的作用?；に芰系脑咸崛∽圆豢稍偕幕唾Y源-石油， 而石油正在成為一種稀缺的消耗性資源。提取自植物的聚乳酸顯然有著取之不盡 的原料供應(yīng)量，而分解后的聚乳酸又將被植物吸收，形成一個(gè)物質(zhì)的循環(huán)利用。 所以聚乳酸有“在地球環(huán)境下容易被生物降解的”塑料之稱。而且相對(duì)于化工塑料，聚乳酸不會(huì)產(chǎn)生更多的二氧化碳。因?yàn)榫廴樗岬脑? 玉米在生長(zhǎng)過(guò)程中通過(guò)植物的光合作用，又會(huì)消耗二氧化碳。此外，聚乳酸的產(chǎn) 業(yè)化將大大

3、提高農(nóng)作物的附加值。以玉米為例，中國(guó)每年庫(kù)存達(dá)3000多萬(wàn)噸， 且大部分被當(dāng)作了飼料，如果用于生產(chǎn)聚乳酸，形成“玉米一乳酸一聚乳酸一共 聚共混物一各種應(yīng)用制品”的產(chǎn)業(yè)鏈，可大大提高玉米的價(jià)格，提高農(nóng)民收益。之前，農(nóng)用薄膜和方便食品的包裝或餐具已經(jīng)使用了聚乳酸。但是，同利用石油 和天然氣制造的塑料比較起來(lái)，利用植物制造的這種聚乳酸塑料，成本較高，而 且在60C左右就會(huì)變形。由于存在著這些缺點(diǎn)，這種材料至今難以普及。盡管如此，人們還是非?？春镁廴樗帷Ｒ粋€(gè)重要的原因，就在于它是以植物作為 原料。聚乳酸有可能為解決世界面臨的化石燃料枯竭和地球變暖兩大難題做出巨 大貢獻(xiàn)。為了擺脫對(duì)日趨枯竭的石油資源的依

4、賴，大力開(kāi)發(fā)環(huán)境友好的可生物降解的聚合 物，替代石油基塑料產(chǎn)品，已成為當(dāng)前研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。經(jīng)過(guò)多年的研究，一些 著名的科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)相繼推出了多種可生物降解聚合物。而在眾多可生物降解 聚合物中，剛剛進(jìn)入工業(yè)化大生產(chǎn)的聚乳酸異軍突起，以其優(yōu)異的機(jī)械性能，廣 泛的應(yīng)用領(lǐng)域，顯著的環(huán)境效益和社會(huì)效益，贏得了全球塑料行業(yè)的矚目和青睞。 預(yù)計(jì)在2005-2010年期間，隨著聚乳酸生產(chǎn)成本逼近傳統(tǒng)塑料成本，市場(chǎng)應(yīng)用的 大力拓展，普及使用將進(jìn)入高峰期，聚乳酸建設(shè)熱潮將在全球展開(kāi)。據(jù)預(yù)測(cè)，按照已探明的石油儲(chǔ)量并以目前的消費(fèi)量計(jì)，全球石油資源僅能夠消費(fèi) 30多年。預(yù)計(jì)在不可再生的石油資源枯竭期到來(lái)之前，石油及其

5、衍生物市場(chǎng)價(jià) 格暴漲，而可再生的產(chǎn)品必將成為全球范圍的緊俏消費(fèi)品。這樣，就給聚乳酸帶 來(lái)了千載難逢的市場(chǎng)機(jī)遇和巨大的消費(fèi)潛力。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000年世界塑料消費(fèi)量 約1.15億噸，如果10年-20年后替代石油基聚合物的消費(fèi)量按10%-20%計(jì)，世 界聚乳酸需求量每年達(dá)1150萬(wàn)-2300萬(wàn)噸。降低成本，提高與現(xiàn)有塑料的競(jìng)爭(zhēng)力仍然是今后聚乳酸工業(yè)發(fā)展需要解決的問(wèn) 題。1998年初，聚乳酸市場(chǎng)價(jià)格由5000美元/噸降至2500美元/噸，目前價(jià)格 比PET （聚對(duì)苯二甲酸乙二酯）價(jià)格便宜10%-15%，預(yù)計(jì)7年后，聚乳酸價(jià)格可 望達(dá)到能與所有熱塑性樹(shù)脂競(jìng)爭(zhēng)的水平?？獱柼帐瞎居?jì)劃在今后10年內(nèi)投 資1

6、0億美元，分別在2006年、2009年再建2套裝置，總能力達(dá)到45萬(wàn)噸/年。日本是世界聚乳酸重要的應(yīng)用開(kāi)發(fā)地區(qū)和應(yīng)用市場(chǎng)，主要用于包裝容器、農(nóng)業(yè)、 建筑業(yè)，纖維用運(yùn)動(dòng)服和被褥等。日本稱生物降解塑料為綠色塑料。為了擴(kuò)大市 場(chǎng)份額，卡吉爾陶氏乳酸公司宣布與三井化學(xué)品公司合作進(jìn)行聚乳酸的應(yīng)用開(kāi) 發(fā)。今后還將與日本鐘紡合纖、三菱樹(shù)脂、尤里卡、可樂(lè)麗等用戶進(jìn)行合作應(yīng)用 研究，開(kāi)拓新的應(yīng)用領(lǐng)域。據(jù)預(yù)測(cè)，今后幾年北美生物降解聚合物市場(chǎng)需求強(qiáng)勁，2005年年均增長(zhǎng)率為7%， 達(dá)到160萬(wàn)噸，其中聚乳酸需求量近100萬(wàn)噸。不久前，美國(guó)能源部向卡吉爾陶氏公司頒發(fā)200萬(wàn)美元獎(jiǎng)金，用于使用可再生資 源的發(fā)酵研究。另

7、有200萬(wàn)美元資金用于從谷物纖維、植物桿等發(fā)酵制聚乳酸和 其他產(chǎn)品的研究。根據(jù)我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，以再生資源為原料，采用生物技術(shù)生產(chǎn)生物降解的聚 乳酸的市場(chǎng)潛力巨大。將糧食產(chǎn)品深加工，生產(chǎn)高附加值的產(chǎn)品是實(shí)現(xiàn)跨越式經(jīng) 濟(jì)發(fā)展的重大舉措。我國(guó)是世界產(chǎn)糧大國(guó)，玉米產(chǎn)量排在美國(guó)之后居世界第二位。 以玉米為原料，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，建設(shè)大型聚乳酸裝置有很大的發(fā)展空間。聚乳酸求助編輯百科名片聚乳酸粒料 單個(gè)的乳酸分子中有一個(gè)羥基和一個(gè)羧基，多個(gè)乳酸分子在一起，-OH與別的分 子的-COOH脫水縮合，-COOH與別的分子的-OH脫水縮合，就這樣，它們手拉手 形成了聚合物，叫做聚乳酸。聚乳酸也稱為聚丙交酯，屬

8、于聚酯家族。聚乳酸 是以乳酸為主要原料聚合得到的聚合物，原料來(lái)源充分而且可以再生。聚乳酸的 生產(chǎn)過(guò)程無(wú)污染，而且產(chǎn)品可以生物降解，實(shí)現(xiàn)在自然界中的循環(huán)，因此是理想 的綠色高分子材料。簡(jiǎn)介聚乳酸（4張）聚乳酸（H-0CHCH3C0n-0H）的熱穩(wěn)定性好，加工溫度170230C，有好的抗溶劑性， 可用多種方式進(jìn)行加工，如擠壓、紡絲、雙軸拉伸，注射吹塑。由聚乳酸制成的產(chǎn)品除能生 物降解外，生物相容性、光澤度、透明性、手感和耐熱性好，光華偉業(yè)開(kāi)發(fā)的聚乳酸（PLA） 還具有一定的抗菌性、阻燃性和抗紫外性，因此用途十分廣泛，可用作包裝材料、纖維和非 織造物等，目前主要用于服裝（內(nèi)衣、外衣）、產(chǎn)業(yè)（建筑、農(nóng)

9、業(yè)、林業(yè)、造紙）和醫(yī)療衛(wèi) 生等領(lǐng)域。優(yōu)點(diǎn)聚乳酸的優(yōu)點(diǎn)主要有以下幾方面：聚乳酸（PLA）是一種新型的生物降解材料，使用可再生的植物資源（如玉米）所提 出的淀粉原料制成。淀粉原料經(jīng)由發(fā)酵過(guò)程制成乳酸，再通過(guò)化學(xué)合成轉(zhuǎn)換成聚乳酸。其具 有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最終生成二氧化碳和水，不 污染環(huán)境，這對(duì)保護(hù)環(huán)境非常有利，是公認(rèn)的環(huán)境友好材料。關(guān)愛(ài)地球，你我有責(zé)。世界二 氧化碳排放量據(jù)新聞報(bào)道在2030年全球溫度將升至60C，普通塑料的處理方法依然是焚燒 火化，造成大量溫室氣體排入空氣中，而聚乳酸塑料則是掩埋在土壤里降解，產(chǎn)生的二氧化 碳直接進(jìn)入土壤有機(jī)質(zhì)或被植物吸收，不會(huì)

10、排入空氣中，不會(huì)造成溫室效應(yīng)。機(jī)械性能及物理性能良好。聚乳酸適用于吹塑、熱塑等各種加工方法，加工方便，應(yīng) 用十分廣泛。可用于加工從工業(yè)到民用的各種塑料制品、包裝食品、快餐飯盒、無(wú)紡布、工 業(yè)及民用布。進(jìn)而加工成農(nóng)用織物、保健織物、抹布、衛(wèi)生用品、室外防紫外線織物、帳篷 布、地墊面等等，市場(chǎng)前景十分看好。相容性與可降解性良好。聚乳酸在醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用也非常廣泛，如可生產(chǎn)一次性輸液用 具、免拆型手術(shù)縫合線等，低分子聚乳酸作藥物緩釋包裝劑等。聚乳酸（PLA）除了有生物可降解塑料的基本的特性外，還具備有自己獨(dú)特的特性。 傳統(tǒng)生物可降解塑料的強(qiáng)度、透明度及對(duì)氣候變化的抵抗能力皆不如一般的塑料。聚乳酸（PLA

11、）和石化合成塑料的基本物性類似，也就是說(shuō)，它可以廣泛地用來(lái)制 造各種應(yīng)用產(chǎn)品。聚乳酸也擁有良好的光澤性和透明度，和利用聚苯乙烯所制的薄膜相當(dāng)， 是其它生物可降解產(chǎn)品無(wú)法提供的。聚乳酸（PLA）具有最良好的抗拉強(qiáng)度及延展度，聚乳酸也可以各種普通加工方式生 產(chǎn)，例如：熔化擠出成型，射出成型，吹膜成型，發(fā)泡成型及真空成型，與目前廣泛所使用 的聚合物有類似的成形條件，此外它也具有與傳統(tǒng)薄膜相同的印刷性能。如此，聚乳酸就可 以應(yīng)各不同業(yè)界的需求，制成各式各樣的應(yīng)用產(chǎn)品。聚乳酸（PLA）薄膜具有良好的透氣性、透氧性及透二氧二碳性，它也具有隔離氣味 的特性。病毒及霉菌易依附在生物可降解塑料的表面，故有安全及

12、衛(wèi)生的疑慮，然而，聚乳 酸是唯一具有優(yōu)良抑菌及抗霉特性的生物可降解塑料。當(dāng)焚化聚乳酸（PLA）時(shí)，其燃燒熱值與焚化紙類相同，是焚化傳統(tǒng)塑料（如聚乙烯 的一半，而且焚化聚乳酸絕對(duì)不會(huì)釋放出氮化物、硫化物等有毒氣體。人體也含有以單體形 態(tài)存在的乳酸，這就表示了這種分解性產(chǎn)品具有的安全性。方法和流程聚乳酸生產(chǎn)是以乳酸為原料，傳統(tǒng)的乳酸發(fā)酵大多用淀粉質(zhì)原料，目前美、法、日等國(guó)、 家已開(kāi)發(fā)利用農(nóng)副產(chǎn)品為原料發(fā)酵生產(chǎn)乳酸，進(jìn)而生產(chǎn)聚乳酸。由乳酸制聚乳酸生產(chǎn)工藝有：1方法直接縮聚法縮聚法就是把乳酸單體進(jìn)行直接縮合，也稱一步聚合法。在脫水劑的存在下，乳酸分子中 的羥基和羧基受熱脫水，直接縮聚合成低聚物。加入催

13、化劑，繼續(xù)升溫，低相對(duì)分子質(zhì)量的 聚乳酸聚合成更高相對(duì)分子量的聚乳酸。二步法使乳酸生成環(huán)狀二聚體丙交酯，再開(kāi)環(huán)縮聚成聚乳酸。這一技術(shù)較為成熟，美國(guó)NatureWorks公司生產(chǎn)聚乳酸工藝的工藝即為該工藝。中國(guó)的海正與中科院共同研制的聚乳 酸生產(chǎn)技術(shù)也與此相似，主要過(guò)程是原料經(jīng)微生物發(fā)酵制得乳酸后，再經(jīng)過(guò)精制、脫水低聚、 高溫裂解，最后聚合成聚乳酸。反應(yīng)擠出制備高分子量聚乳酸用間歇式攪拌反應(yīng)器和雙螺桿擠出機(jī)組合，進(jìn)行連續(xù)的熔融聚合實(shí)驗(yàn)，可獲得由乳酸通 過(guò)連續(xù)熔融縮聚制得的分子量達(dá)150000的聚乳酸。利用雙螺桿擠出機(jī)將低座爾質(zhì)量的乳酸 預(yù)聚物在擠出機(jī)上進(jìn)一步縮聚，制備出較高摩爾質(zhì)量的聚乳酸。在反

14、應(yīng)溫度為150C、催化 劑用量為0.5%、螺桿轉(zhuǎn)速為75 r/min時(shí)可通過(guò)雙螺桿反應(yīng)擠出縮聚法快速有效地提高聚乳 酸的摩爾質(zhì)量，而且反應(yīng)擠出產(chǎn)物分散系數(shù)減小，均勻性變好。通過(guò)DSC曲線的比較發(fā)現(xiàn)， 通過(guò)反應(yīng)擠出縮聚法制得的聚乳酸的結(jié)晶度有所降低，這對(duì)改善聚乳酸材料在使用過(guò)程中表 現(xiàn)出較大的脆性是有益的。流程1）取材將玉米等殼類作物碾碎后，從中提取淀粉，然后將淀粉制成未精化的葡萄糖?，F(xiàn)在很多 高技術(shù)已克服減去了碾碎的過(guò)程，直接從大量的農(nóng)作物中提取原料。2）發(fā)酵以類似生產(chǎn)啤酒或酒精的方式來(lái)發(fā)酵葡萄糖，而葡萄糖發(fā)酵后變成類似于食物添加用于 人體肌肉組織內(nèi)中的乳酸。3）中間型產(chǎn)物將乳酸單體以特殊的濃

15、縮制程，轉(zhuǎn)變成中間型產(chǎn)物一一減水乳酸，即丙交酯。4）聚合丙交酯單體經(jīng)過(guò)真空凈化后，再以一種不使用溶劑的溶解制程來(lái)完成開(kāi)環(huán)的動(dòng)作，使單 體聚合。5）聚合物修飾由于聚合物的分子量與結(jié)晶度的不同，可使材料特性的變化空間很大，所以因不同應(yīng)用 的產(chǎn)品，將PLA做不同的修飾。最新專利BRUSSELS BIOTECH （BE）2004 年 2 月 13 日公開(kāi)的世界專利 WO 2004 014889,報(bào)道了 聚乳酸的制備，其獨(dú)立權(quán)項(xiàng)包括如下內(nèi)容：按以下方法制備乳酸：（a）蒸發(fā)乳酸或乳酸衍 生物溶液制備分子量為400-2000、總?cè)樗岬葍r(jià)酸度119-124.5%、光學(xué)純度相當(dāng)于90-100%L- 聚乳酸的低聚

16、體；（b）將低聚體和解聚催化劑加入到解聚反應(yīng)器，制備得到一富含乳酸的氣 相和富含低聚體的液相；（c）冷凝氣相得到液態(tài)粗乳酸；（d）將粗乳酸抽取結(jié)晶；（e）分離 和排出晶體得到一富含乳酸晶體的濕餅；（f）干燥濕餅，得到預(yù)純化乳酸；和（g）結(jié)晶預(yù)純 化乳酸得到殘留酸度低于10meq/kg、水含量低于200ppm和meso-乳酸含量低于1%的純化 乳酸；聚合以上得到的乳酸制得聚乳酸。BOTELHO T等2004年公開(kāi)的專利 WO 2004 057008-A1，報(bào)道了一種可用于糖果包裝 材料的聚乳酸的制備方法，主要是通過(guò)發(fā)酵法得到，其實(shí)施例報(bào)道的具體方法為：將培養(yǎng)液 （451）（包括乳清，牛奶蛋白和其

17、它營(yíng)養(yǎng)成分如無(wú)機(jī)鹽和半光胺酸）加熱到70并保持45 分鐘，再冷卻到45C。加入乳酸菌helveticus （9 克）和Flavourzyme（RTM）（A） （26.5 克）。 批式發(fā)酵9小時(shí)，補(bǔ)加含乳清、乳糖和Flavourzyme （RTM）的新鮮肉湯。用氨氣調(diào)節(jié)pH為 5.75，生物密度控制于7-8%，發(fā)酵過(guò)程中連續(xù)通氣，通氣量為1升/分鐘。在34天的發(fā)酵期 內(nèi)稀釋率為0.15-0.3/小時(shí)。流出液中的乳酸鹽為4%，稀釋速度為0.3/小時(shí)下產(chǎn)率為12克/ 升.小時(shí)。乳酸流出液采用離子交換樹(shù)脂和螯合劑分離，再經(jīng)過(guò)兩次連續(xù)電滲析，回收率為 85-90%。HANZSCH BERND等2003年

18、8月21日公開(kāi)的美國(guó)專利US 2003 158360，報(bào)道了一種 聚乳酸的制備方法，步驟如下：發(fā)酵淀粉類農(nóng)產(chǎn)品得到乳酸，通過(guò)超濾，納米濾和/或電滲 析超純化乳酸，濃縮乳酸，制備預(yù)聚物，環(huán)化解聚為雙乳酸，純化雙乳酸，開(kāi)環(huán)雙乳酸聚合 物和脫單體化聚乳酸得到。SHIMADZU CORP 2002年10月15日公開(kāi)的JP 2002 300898，報(bào)道了一種生產(chǎn)乳酸和 聚乳酸的方法。具體方法為：利用乳酸銨合成乳酸酯；在除丁基錫外的催化劑存在下， 縮聚乳酸酯，合成平均分子量小于15000mol.wt聚乳酸（乳酸預(yù)聚體）；解聚聚乳酸得到 乳酸；該方法進(jìn)一步包括開(kāi)環(huán)乳酸聚合物制備聚乳酸。SHIMADZU CO

19、RP、OHARA H、TOYOTA JIDOSHA KK ITO M 和 SAWA S 2002 年 8 月8日公開(kāi)的專利WO 2002 60891-A，報(bào)道了用于生產(chǎn)生物可降解塑料的乳酸和聚乳酸的 制備方法，該專利的實(shí)施例之一報(bào)道的方法如下：發(fā)酵得到的L-乳酸銨在90-100C下與乙 醇反應(yīng)，分離、收集乙醇；120C下脫去反應(yīng)中的水；通過(guò)蒸餾提純得到的乳酸乙酯，在辛 基錫存在下于160C縮聚乳酸乙酯，并脫去乙醇。將得到的反應(yīng)液于200C下蒸餾得到乳酸， 產(chǎn)率為99.2%。在辛基錫存在下聚合乳酸制得乳酸。NATL INST OF ADVANCEDINDUSTRIAL SCIENCE TECHN

20、OLOGY METI、 KONAN KAKO KK 和 TOKIWA YUTAKA2001年8月21日公開(kāi)的日本專利JP 2001 224392，報(bào)道了采用水解酶代替有機(jī)金 屬催化劑制備聚乳酸。市場(chǎng)應(yīng)用PLA有很多的應(yīng)用，可以在擠出、注塑、拉膜、紡絲等多領(lǐng)域應(yīng)用，具體如下：擠出級(jí)樹(shù)脂擠出級(jí)樹(shù)脂是PLA的主要的市場(chǎng)應(yīng)用，主要用于大型超市里新鮮蔬果包裝，該類包裝 已成為歐洲市場(chǎng)鏈中的重要一員；其次用于一些宣揚(yáng)安全、節(jié)能、環(huán)保的電子產(chǎn)品包裝上。 在這些用途中PLA高透明度、高光澤度、高鋼性等優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)得淋漓盡致，目前已經(jīng)是PLA 應(yīng)用的主導(dǎo)方向。另外，擠出級(jí)樹(shù)脂在園藝上的應(yīng)用也開(kāi)始獲得重視，目前在斜坡

21、綠化、沙 塵暴治理等領(lǐng)域已有所應(yīng)用。然而，PLA的擠出加工卻并非易事，僅適合在一些先進(jìn)的PET擠出成型機(jī)上進(jìn)行加工， 且擠出片材的厚度一般只在0.2-1.0mm范圍。加工過(guò)程對(duì)水份含量及加工溫度尤其敏感， 擠出加工時(shí)，一般要求其水份含量要小于50PPM，這對(duì)設(shè)備的干燥系統(tǒng)和溫控系統(tǒng)又提出 了新的要求。加工過(guò)程中，如果沒(méi)有適宜的結(jié)晶設(shè)備，邊料的回收也是一大難題，這也正是 市場(chǎng)上有大量PLA邊角料在流通的原因。注塑級(jí)樹(shù)脂在PLA的注塑的市場(chǎng)應(yīng)用中，較為廣泛的是改性后的樹(shù)脂。盡管純PLA有著高透明度、 高光澤度等優(yōu)點(diǎn)，但是其硬而脆、加工難度大且不耐熱等缺點(diǎn)影響了它在注塑方面的應(yīng)用。 當(dāng)然，化學(xué)、塑料

22、工業(yè)界都一直致力解決這些問(wèn)題。例如，利用BPM-500這種添加劑可以 提高PLA的沖擊強(qiáng)度；加入少量一種名為Biomax Strong的乙烯基共聚物可以改進(jìn)PLA的 韌性；與另一種生物降解樹(shù)脂PHA共混可以改善PLA的一些性能；另外，日本的科學(xué)家們 則開(kāi)發(fā)出了一種添加紙漿的耐熱PLA樹(shù)脂。通過(guò)以上一些方式改性后的聚乳酸制品犧牲了 透明性，但是卻改進(jìn)了聚乳酸在耐熱性、柔韌性、抗沖性等方面的缺陷，提高了其加工難易 程度，因此應(yīng)用范圍也得到了拓展。在海正的注塑級(jí)樹(shù)脂銷(xiāo)售中大約有70%為改性聚乳酸。而整體上，相對(duì)高昂的成本是阻礙PLA在注塑市場(chǎng)上廣泛應(yīng)用的最大原因。雖然純樹(shù) 脂通過(guò)填充改性可以降低一些

23、成本，但是在保證其性能的前提下，這一措施的作用也有限， 如果需要在全生物降解這一前提之下改善PLA性能上的缺陷，比如耐熱性能，成本則更高。其他牌號(hào)樹(shù)脂雙向拉伸膜是目前為止應(yīng)用最成功的PLA膜，經(jīng)過(guò)雙向拉伸并熱定型的PLA膜耐熱溫 度可提高到90C，正好彌補(bǔ)了 PLA不耐高溫這一缺陷。通過(guò)對(duì)雙向拉伸取向及定型工藝的 調(diào)整，還可以控制BOPLA膜的熱封溫度在70160C。這一優(yōu)勢(shì)是普通BOPET所不具備 的。另外，BOPLA膜透光率達(dá)到94%，霧度極低，表面光澤度也非常好，該類膜可用于鮮 花包裝、信封透明窗口膜、糖果包裝等等。PLA無(wú)紡布中已經(jīng)有應(yīng)用的是紡粘無(wú)紡布，因?yàn)橹袊?guó)限塑令的實(shí)施，這一無(wú)紡布

24、在用 于購(gòu)物袋的制作上較為熱門(mén)。而吹膜、淋膜這兩個(gè)領(lǐng)域則因?yàn)镻LA本身的一些特性缺陷， 應(yīng)用情況還在進(jìn)一步探索中，一些成功的應(yīng)用案例是將PLA改性后使用。行業(yè)應(yīng)用汽車(chē)領(lǐng)域日本東麗公司結(jié)合PLA樹(shù)脂改性技術(shù)、纖維制造技術(shù)和染色加工技術(shù)，開(kāi)發(fā)了以高性 能PLA纖維為主要成份的車(chē)用腳墊和備用輪胎箱蓋。備用輪胎箱蓋已經(jīng)在豐田汽車(chē)公司 2003年推出的全面改進(jìn)小型車(chē)“Raum”上使用。在繼腳墊和備用輪胎箱蓋開(kāi)發(fā)以后，東麗公 司有開(kāi)發(fā)了適用于車(chē)門(mén)、輪圈、車(chē)座、天棚材料的其他汽車(chē)部件的PLA產(chǎn)品。一次性用品領(lǐng)域聚乳酸對(duì)人體絕對(duì)無(wú)害的特性使得聚乳酸在一次性餐具、食品包裝材料等一次性用品領(lǐng) 域具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。其

25、能夠完全生物降解也符合世界各國(guó)，特別是歐盟、美國(guó)及日本對(duì)于環(huán) 保的高要求。但，采用聚乳酸原料所加工的一次性餐具存在著不耐溫、耐油等缺陷。這樣就 造成其的功能作用大打折扣，以及在運(yùn)輸途中餐具變形、材質(zhì)變脆，造成大量次品。不過(guò)， 經(jīng)過(guò)技術(shù)發(fā)展，目前市場(chǎng)有經(jīng)過(guò)PLA改性后的材料，可以有效克服原粒的缺點(diǎn)，有的甚至 耐熱溫度高達(dá)120度以上，可以用作微波爐用具材料。墊子領(lǐng)域?yàn)榱斯?jié)省石油資源同時(shí)減少地球溫室效應(yīng)，進(jìn)一步拓展由可再生的生物資源制造而來(lái)的 聚乳酸的應(yīng)用領(lǐng)域，日本許多公司對(duì)PLA在電子電器領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了深入研究并取得了 卓越的成效。日本NEC公司筆記本電腦部件材料日本NEC公司開(kāi)發(fā)了以高性能的

26、PLA/KENAF復(fù)合材料，它是經(jīng)過(guò)改性后的PLA，其 改善PLA的耐沖性、耐熱性、剛性和阻燃性。應(yīng)用于2004年9月出售的“LaVie T”型手提 電腦部件，2005年進(jìn)一步推廣應(yīng)用于“LaVie TW，VersaPro,型電腦部件。日本富士通公司的筆記本電腦機(jī)殼材料2002年日本富士同公司在上市的“FMV-BIBLO NB”系列筆記本電腦的紅外線接收部分 采用了質(zhì)量0.2的純聚乳酸配件。在2005年富士通春季款筆記本電腦“FMV-BIBLO NB80K” 的機(jī)殼中，全部采用由日本富士通公司、日本富士通研究所和日本東麗公司3家公司共同開(kāi) 發(fā)的PLA/PC合金，機(jī)殼重約600G，PLA含量在5

27、0%左右。與采用石油類樹(shù)脂相比，僅機(jī) 殼一項(xiàng)就能節(jié)約1L左右的使用用量。整個(gè)產(chǎn)品的生命周期中二氧化碳的排放量方面，對(duì)回 收的樹(shù)脂進(jìn)行熱循環(huán)處理時(shí)，可比現(xiàn)有樹(shù)脂減少約15%。富士通最新款式筆記本電腦其外 殼整體的93%幾乎都采用了 PLA樹(shù)脂。手機(jī)部件及機(jī)殼材料NTT DoCoMo和索尼愛(ài)立信移動(dòng)通訊公司于2005年4月試制了在機(jī)殼中采用PLA的手機(jī)。該樣機(jī)子啊140G的自量中有22GPLA樹(shù)脂。2005年5月，NTT DoCoMo在市場(chǎng)售 的“premini-IIS”手機(jī)中的1個(gè)按鈕采用PLA樹(shù)脂。2006年富士通、富士通研究所和東麗聯(lián) 合開(kāi)發(fā)成功了耐沖擊性相當(dāng)于PLA1.5倍的PLA/PC合

28、金，并用于手機(jī)外殼等部件。日本索尼公司DVD影碟機(jī)殼材料日本SONY公司2002年上市的“MVP-NS999ES”型DVD影碟機(jī)前面板采用了 PLA材 料，該公司與三菱樹(shù)脂進(jìn)一步研制出了無(wú)機(jī)物阻燃PLA材料，其中PLA含量為60%左右。該材料在2004年秋上市的“DVP-NS955V”型及“DVP-NS975V”型DVD影碟機(jī)前面板采用。通過(guò)改性后的PLA的強(qiáng)度與ABS樹(shù)脂相當(dāng)。同時(shí)通過(guò)改變調(diào)配添加物和加工條件，可以使 用一般的射出成型機(jī)，成型效率與普通塑料一樣。光盤(pán)盤(pán)片2003年9月三洋Mavic Mcdia和三井化學(xué)公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)采用PLA為底板材料制造的面 向音樂(lè)CD、VCD和CD-ROM

29、盤(pán)片“MildDisc”。其稱1個(gè)玉米棒難生產(chǎn)10張CD盤(pán)片。該 公司開(kāi)發(fā)出了高速而精密地轉(zhuǎn)印CD模型技術(shù)，通過(guò)嚴(yán)格模具溫度調(diào)節(jié)和對(duì)離子劑的改進(jìn)， 生產(chǎn)了固化速度慢的聚乳酸CD盤(pán)片。通過(guò)使用生物降解樹(shù)脂能夠解決現(xiàn)有CD盤(pán)片廢棄時(shí) 對(duì)環(huán)境造成的污染。PLA在燃燒時(shí)所消耗的能量比PC燃燒時(shí)所消耗的能量要少，從而減少 二氧化碳的排量。若采用填埋方式，PLA在2-5年就能快速地生物降解，而PC則半永久地 殘留在土壤中。富士誦公司的LSI包裝帶2005年2月，富士通和富士通研究所聯(lián)合開(kāi)發(fā)了以PLA為原材料、面向手機(jī)的LS包 裝帶。該產(chǎn)品的生命周期評(píng)測(cè)表明，在周期中全體CO2的排放量減少11%，制造過(guò)程中

30、能 量消耗少18%。經(jīng)過(guò)提高PLA強(qiáng)度和抗靜電及尺寸穩(wěn)定性改良后，其撕裂強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度 時(shí)PC制備材料的兩倍以上，拉伸強(qiáng)度大約是1.5倍，耐折強(qiáng)度接近2倍，抗沖擊強(qiáng)度和剝 離強(qiáng)度也達(dá)到了制品所需要性能的要求。生物醫(yī)藥領(lǐng)域生物醫(yī)藥行業(yè)是聚乳酸最早開(kāi)展應(yīng)用的領(lǐng)域。聚乳酸對(duì)人體有高度安全性并可被組織吸 收，加之其優(yōu)良的物理機(jī)械性能，還可應(yīng)用在生物醫(yī)藥領(lǐng)域，如一次性輸液工具、免拆型手 術(shù)縫合線、藥物緩解包裝劑、人造骨折內(nèi)固定材料、組織修復(fù)材料、人造皮膚等。高分子量 的聚乳酸有非常高的力學(xué)性能，在歐美等國(guó)已被用來(lái)替代不銹鋼，作為新型的骨科內(nèi)固定材 料如骨釘、骨板而被大量使用，其可被人體吸收代謝的特性使病

31、人免收了二次開(kāi)刀之苦。其 技術(shù)附加值高，是醫(yī)療行業(yè)發(fā)展前景的高分子材料。制備流程聚乳酸的制備方法聚乳酸生產(chǎn)是以乳酸為原料，傳統(tǒng)的乳酸發(fā)酵大多用淀粉質(zhì)原料，目前美、法、日等國(guó)、 家已開(kāi)發(fā)利用農(nóng)副產(chǎn)品為原料發(fā)酵生產(chǎn)乳酸，進(jìn)而生產(chǎn)聚乳酸。制備方法又以下三種：直接縮聚法在真空下使用溶劑使脫水縮聚。日本在這方面做了大量的研究，但最終沒(méi)有成功實(shí)現(xiàn)產(chǎn) 業(yè)化。二步法使乳酸生成環(huán)狀二聚體丙交酯，再開(kāi)環(huán)縮聚成聚乳酸。這一技術(shù)較為成熟，美國(guó) NatureWorks公司生產(chǎn)聚乳酸工藝的工藝即為該工藝。中國(guó)的海正與中科院共同研制的聚乳 酸生產(chǎn)技術(shù)也與此相似，主要過(guò)程是原料經(jīng)微生物發(fā)酵制得乳酸后，再經(jīng)過(guò)精制、脫水低聚、 高溫裂解，最后聚合成聚乳酸。反應(yīng)擠出制備高分子量聚乳酸用間歇式攪拌反應(yīng)器和雙螺桿擠出機(jī)組合，進(jìn)行連續(xù)的熔融聚合實(shí)驗(yàn)，可獲得由乳酸通 過(guò)連續(xù)熔融縮聚制得的分子量達(dá)150000的聚乳酸。利用雙螺桿擠出機(jī)將低摩爾質(zhì)量的乳酸 預(yù)聚物