【全球通专栏】可降解聚乳酸（PLA）生物塑料材料多种生产方法剖析

　　　五一前夕，也就是 4月24日，山东泓达集团阜榆精细化学品新材料项目奠基仪式在山西省榆社县举行。山东泓达集团阜榆精细化学品新材料项目是山西省级重点工程项目，总投资136亿元，总占地2000亩，项目分三期建设，建设周期为6年，一期投资73亿元，主要建设的项目中就包括了聚乳酸等新材料，说明日前中国有实力企业还有部分高度关注聚乳酸材料的。

　　　值得一提的是，只有内行人才知道聚乳酸（PLA）是一种环保、无毒、可降解的聚乳酸新材料，该产品经过数道生产加工之后，制作出各种优质的产品，让您远离污染和塑化剂的侵害，拥有健康、安全可靠，回顾前两年巴西运动会的时候，全世界运动员当时比赛和训练期间使用的碗筷子还有盘子都是中国聚乳酸（PLA）生产企业全权负责订制配送到巴西国家的，也是非常棒的。

　　　现在就让我们看看聚乳酸（PLA）纤维的上游原料——PLA聚合物的生产方法吧？该类产品属于单体制备，因为乳酸是乳酸酐菌生产的一种碳水化合物，也是生物体中常见的天然化合物。乳酸的原料来源于农作物，从玉米、麦子、大豆等一些植物中提取的淀粉为起始原料，经淀粉酸分解得到葡萄糖，再经乳酸菌发酵生成具有羟基和羧基活性基团的乳酸分子。

　　　聚乳酸材料一般都是通过聚合来完成，乳酸分子中有羟基和羧基，它们的反应性较高，在适当条件下通过缩聚反应，合成聚乳酸。PLA的制备方法主要有直接聚合法(简称一步法)、丙交酯开环聚合法(简称两步法)，以及丙交酯与其他单体的共同聚合法(简称共聚法)几种生产方法。相比而言，通常聚乳酸PLA的制备方法以两步法和一步法生产技术较为成熟且使用的最多。

　　　例如：丙交酯开环聚合法(两步法)，两步法是目前合成PLA最常见的方法。该法生产工序为：首先将乳酸脱水环化制成丙交酯；然后通过将丙交酯开环聚合制得聚乳酸PLA。

　　另外，还有一种乳酸经脱水环构化制得丙交酯，丙交酯经开环聚合制得聚丙交酯(即聚乳酸，简称PLA) 。该工艺路线较为成熟，也控制了反应的可逆程度，合成的PLA含有残留单体和少量催化剂，产品的产出率和质量也较好，平均分子量较高，应用范围也较广。但生产过程却较为冗长，设备配置复杂，且在生产中需消耗大量试剂，相对生产成本较高。对于两步法生产技术而言，乳酸的环化和提纯是制备丙交酯的技术难点，也是制备PLA的关键所在。

　　　再者，直接聚合法(简称一步法)，HOCH(CH₃)COOH(脱水反应)→H-[-OCH(CH₃)CO-]_n-OH(低聚物) (再脱水)→H-[-OCH(CH₃)CO-]_n-OH (高聚物) ，一步法主要是指由精制的乳酸直接进行聚合(缩合)PLA的方法，该法是最早也是最简单的PLA生产方法，其主要特点是生产工艺流程短，成本低，生产过程对环境友好，具有一定的技术优势，但不足之处是制得的PLA平均分子量较低。一步法生产又分为简单溶液聚合法和熔融聚合法两种。

　　　溶液法：该反应体系中存在着游离乳酸、水、聚乳酸和丙交酯的可逆平衡，反应的副产物难以除去，反应向正方向的进行不易控制，这种工艺生产出的聚乳酸产品的聚合度较低，较好的产品的相对分子质量可达30万。

　　　熔融聚合法：目前国内已有较为深入的研究。该方法即是以L-乳酸为单体，首先必须将乳酸进行脱水处理，其次是经过催化剂、反应温度、反应时间和加压等反应条件控制，生产聚乳酸。由于反应中产生水的脱除等关键技术未能完全解决，以致产物的相对分子量较低，无实用价值。近年通过聚合技术的改进，直接缩聚取得了一定进展。随着新技术的成功开发和应用，将有望为PLA的生产开辟新的途径。

　　　共同聚合法(简称共聚法)：共聚合是指乳酸单体同其他单体如如GA(乙交酯)、E-CL(乙酸内酯)和EG(乙二醇)等进行共同聚合改性PLA聚合物的生产方法。乳酸通过与其他单体共聚得到不同结构和性能的聚合物，这类共聚物的研究和合成在聚乳酸功能材料上的应用领域尤为突出。采用LLA(左旋乳酸)、DLLA(外消旋乳酸)、DON(二氧六环酮)、E-CL制备的PLLA、PDLLA等聚乳酸材料，经处理后对甾族类药物有稳定的长效释放功能。目前这类共聚的聚乳酸品种比较多，这方面的应用研究也比较活跃。