绿色可降解新材料聚乳酸的关键技术研发及其产业化发展

绿色可降解新材料聚乳酸的关键技术研发及其产业化发展

聚乳酸（ PLA）是一种创新型生物基绿色塑料，可以在诸多领域中得到较为广泛的应用，在解决环境污染以及石油依赖性强等问题过程中，可以提供一定材料支持。笔者依据实际工作经验和相关文献资料的记载，详细分析PLA生产环节中应当使用到的技术措施，并介绍其实际应用情况，希望能够在日后相关工作人员对这个问题进行分析的时候，起到一定借鉴性作用，最终在我国社会经济发展进程向前推进的过程中，做出一定贡献。

标签：绿色可降解材料；聚乳酸；关键技术

1.问题研究背景及意义

生物降解塑料指代的是在应用之后可以在自然环境当中逐渐降解，最终以小分子形式进入到白然界当中，PLA是脂肪族当中最为典型的一种生物降解塑料，具备完全可降解性，在自然界微生物的作用下能够彻底分解成二氧化碳和水，不會对生态环境造成任何负面影响，也克服化工塑料领域中最为严重的问题。除去上文中所说的问题之外，因为PLA实际上是来源于可再生资源当中，所以可以降低不可再生石化产品的消耗量，在此基础上白然能够让人类资源危机逐渐缓和下来。

PLA是以淀粉作为主要材料，经过微生物发酵之后得到乳酸，乳酸再通过缩聚反应得到高分子化合物，具备非常强的生物降解性、生物相容性以及生物可吸收性。应用之后的固体废弃物可以在土壤和水体当中被微生物降解成水和二氧化碳，并不会对人体健康造成任何负面影响，也不会引发任何生态环境污染问题。PLA作为一种完全可降解的高分子材料被称为是”绿色塑料”，是创新型环保材料研究领域中的一个热点性问题。现阶段PLC在药物控制释放材料、免拆卸手术缝合线以及微胶囊等领域中得到的应用比较广泛。

2.PLA关键合成技术研究分析

2.1 间接合成二步法

间接合成法实际上是最早实现工业化的一种方法，这一种方法是将乳酸或者乳酸酯作为原材料，在经过二次聚合之后形成丙交酯，丙交酯开环聚合两步之后就可以制备出来PLA。这种工艺比较成熟，容易得到有效地控制，可以得到相对分子质量上百万的PLA，但是这种方法的缺陷是，反应提丙交酯一定需要使用有机溶剂反复接近提纯、干燥，因此工艺流程会显得比较长，操作也会比较复杂，生产成本非常高。

针对开环聚合工艺当中存在的缺陷，很多研究人员都针对PLA合成工艺进行改进。Ma工usmura等人使用脂肪酶催化丙交酯聚合，在一定温度范围内，可以得到相对分子质量27万的PLA产品。Jerome等人使用反应挤出的方法，促使

丙交酯在同向旋转的双螺杆挤出机械中完成开环聚合，促使工艺流程得到简化处理。我国范围内的张科在无惰性气体的保护和常压条件之下，将辛酸亚锡当成催化剂，使用微博辐射丙交酯开环聚合18min之后得到相对分子质量在25000左右的PLA，在此背景之下就能后让开环聚合的时间得到有效地控制。

2.2 直接缩聚法

直接缩聚法是通过乳酸分子间脱水、酯化等步骤之后逐渐缩聚成PLA。以前一段时间内，PLA直接缩聚合成方法研究力度不断提升，具体研究成果是溶液聚合和熔融聚合。赵凌冲等人使用稀土氧化物直接催化合成PLA，在一定温度和压力环境之下预聚5h，再将温度提升到140℃，绝对压力lOOOPa之下反应30h，得到黏均相对分子质量比较大的PLA。依据实验结果可以得知，任何一种稀土氧化物都具备直接催化合成PLA的作用，并且在合成之后容易和产物相互分离开来，某些稀土氧化物的性能要比其他稀土氧化物的效果更好一些。

2.3 溶液聚合

溶液聚合实际上就是在反应的过程中应用一种不参与聚合反应，但是却可以溶解聚合物的高沸点有机溶剂，和单体乳酸、水之间开展共沸回流除水工作，在此基础上就可以获取相对分子质量比较大的PLA。这种方法虽然可以在实际应用的过程中得到相对分子质量比较大的PLA，但是后续处理流程却十分复杂，反应时间也比较长，成本比较高，并且最终产生的高分子质量PLA当中残留下来的溶剂，想要去除分离十分困难。

3.PLA产业化发展中的具体应用

聚乳酸产业化项目投入建设之后，项目除去开展生产工艺改良工作之外，也会依据PLA材料的特征，开展改性研究和加工工艺研究工作，推出一系列的改性牌号，促使聚乳酸产品当中的缺陷得到弥补，促使聚乳酸在更为广泛的范围内得到应用，笔者依据实际工作经验及相关文献资料的记载，详细分析PLA的实际应用情况，希望能够在日后相关工作人员对这个问题进行分析的时候，起到一定借鉴性作用。

3.1 技术升级或者提升产品指标

开展反应器设计工作的基础上，安装创新型无搅拌管式反应器，实现可控的传质传热和可控聚合反应，能耗及装置成本得到有效地控制，开发创新型裂解催化剂，创新型裂解催化剂实际应用的过程中，能够让产品的光学纯度得到一定程度提升，并让生产成本得到有效地控制。依据上文中所说的技术完成技术升级工作，就可以让聚乳酸树脂的各项参数得到有效地控制，促使聚乳酸熔点被控制在一定范围内，在产品指标参数得到有效控制的背景下，聚乳酸材料生产工作逐渐向着标准化的方向转变，从而也就能够让PLA的市场竞争力得到大幅度提升。

3.2 改性聚乳酸和加工工艺的开发

因为纯聚乳酸的耐热性比较差，因此开发聚乳酸专用成核剂，并在此基础上开发出来了耐热聚乳酸配方及相关工艺措施，促使聚乳酸耐热温度得到一定程度提升，从而聚乳酸材料就可以在更为广泛的范围内得到应用。因为聚乳酸本身质地十分坚硬、溶体强度低，通过反应共混改性的方法，能够促使聚乳酸和柔性可降解高分子材料混合起来，开发相应的工艺措施，就可以让聚乳酸吹膜改性材料在普通PE吹膜机械当中成型。产}的薄膜性能十分有益，从而也就可以让我国市场当中提出的实际需求得到满足。

3.3 构建PLA产品检测平台

本平台具备全面的检测能力，可以为社会提供聚乳酸树脂和聚乳酸制品的检测服务。可以针对聚乳酸树脂的各个性能指标进行检测，此平台可以在政府监督管理领域中提供一定技术支持，并为消费者和企业提供一定技术交流平台，促使市场中PLA产品的质量得到保证，在此基础上就可以让我国社会各个领域中提出的实际要求得到满足。4.PLA的应用前景

在石油资源逐渐枯竭以及全球倡导低碳环保发展的背景之下，生物基塑料在可持续发展资源综合利用以及生物可降解性能等领域中和传统型塑料进行相互比较，展现出来的优势十分明显。作为生物可降解塑料当中的代表，PLA以其本身具备的生物相容性和降解性逐渐得到我国社會各个领域中相关人士的重视。PLA是可以由植物多糖在生物发酵的基础上生产乳酸并经过化学方法处理之后得到的一种创新型环保塑料，可以通过注塑和挤出等方法加工成各种包装用材料、塑料型材以及无纺布，一次性用地膜、包装膜以及食品袋等。PLA用品在废弃之后可以通过各种类型的方式迅速降解成二氧化碳和水，因此会被当成是一种具备比较强适用性的绿色塑料。聚乳酸材料在纺织和包装等领域当中得到应用之后，促使塑料带来的白色污染问题得到解决，因此得到了世界范围内各个国家的认可，逐渐在各个领域当中得到较为广泛的应用。

PLA具有超过现存塑料聚乙烯、聚丙烯材料性能的优势，因此被业界大工程是新世纪当中发展前途十分广阔的创新型包装材料，在环保包装材料领域当中占据的地位十分重要，在未来一段时间当中有希望替代聚乙烯、聚丙烯以及聚苯乙烯等材料，在塑料制品生产领域当中应用，在实际应用的过程中展现出来十分广阔的应用前景。

结语

聚乳酸是一种具备非常强生物相容性、生物降解性的高分子材料，在实际应用的过程中发挥出来的作用十分重要，因此世界范围内各个国家当中的聚乳酸材料研究力度不断提升。但是现阶段我国聚乳酸生产工艺并不是十分完善，因此会在聚乳酸推广的过程中造成一定负面影响，希望能够在提后提升聚乳酸材料生产工艺研究力度，促使聚乳酸材料推广及应用力度得到大幅度提升，从而也就能够让环境污染问题发生几率得到有效地控制，促使人类社会和生态环境之间的平衡性维持下去，最终在我国生态和谐型社会构工作进行的过程中，使农产品源于自

然、回归自然，实现绿色循环经济的发展。

参考文献：

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