新型生物降解塑料-聚乳酸论文 陈梅
化学化工学院11级食品科学与工程学号：20114063005 陈梅
探究新型绿色包装材料—聚乳酸
摘要：本文主要阐述绿色包装材料聚乳酸的基本特性，同时综述了生物可降解材料聚乳酸的间接合成法、直接合成法等工艺取方法及其研究进展，并总结了聚乳酸类生物材料在纺织、包装、医疗卫生和农业方面等领域的主要应用和研究进展，最后对聚乳酸生物材料未来的研究方向提出展望，并阐述了聚乳酸的发展前景与在各个领域中的应用方向和主导作用。
关键词：聚乳酸、化学特性、提取、材料、应用、发展
一.聚乳酸(PLA)的发展简史
生物降解塑料的生物降解，是指生物降解塑料在微生物作用下发生降解、同化的过程。发挥生物降解作用的微生物主要包括真菌、霉菌或藻类。
乳酸可通过对含淀粉的农作物（玉米、小麦、土豆、薯类等）进行发酵而大量生产，其中尤其以玉米淀粉产量和用量最大，所以PLA又被称为“玉米塑料”。1932年Dupont 公司科学家Wallace Carothers在真空中将乳酸进行聚合产生低分子量聚合物；1987
年美国食品公司Cargill投资研发新的PLA聚合工艺；2001年Cargill与Dow合资，开始大规模生产Nature Works品牌的PLA商品
二.聚乳酸的简介及特性
聚乳酸（Polylactic acid,PLA）是20世纪90年代迅速发展起来的新一代可完全降解高分子材料，它是以微生物发酵产物L-乳酸为单体，用化学合成方法聚合而成的，是热塑性脂肪族树脂的一种。PLA具有优良的生物相容性和可吸收性，无毒、无刺激性，
它在自然界中的微生物、水、酸、碱等作用下能完全分解，最终产物是 CO
2 和H
2
O ，对
环境无污染，可作为环保材料代替传统的聚合物材料，受到了世界各国的广泛关注和深入研究。同时，它在人体内的中间产物乳酸对人体无毒性，经美国食品和药品管理局(FDA) 批准广泛用作药物控释载体、医用手术缝合线及骨折内固定材料等生物医用高分子材料，因此，PLA作为一种新型的可生物降解高分子材料逐步得到研究者的重视，其应用
范围已从最初用于手术缝合线、接骨材料、生理卫生用品、药物载体等医用领域向各类包装材料等通用高分子材料领域迅速扩展，展现了诱人的发展活力。
特性:聚乳酸( PLA)是一种典型的合成类可完全生物降解材料, 由于其具有可靠的生物安全性、生物可降解性、对环境友好、良好的力学性能及易于加工成形等优点，目前已被广泛应用于生物医用高分子、纺织行业、农用地膜和包装等行业。PLA的自降解以水解为主要形式，通常不需要特殊水解酶，降解产物可参加体内循环，最终以二氧化碳和水的形式排出体外，对环境不产生污染。它在堆肥条件下可以完全生物降解, 是一种完全绿色材料, 被认为是最具竞争力的可再生生物塑料。
三.聚乳酸的化学提取聚合方法
聚乳酸属于脂肪族聚酯,是一种重要的可生物降解的聚合物,其最终降解产物是二氧化碳和水,中间产物乳酸也是体内正常的糖代谢产物,对人体无害,具有良好的生物相容性。聚乳酸现已成为生物降解医用材料领域中最受重视的材料之一。1995年美国食品与药品管理局(FDA)批准聚乳酸及其衍生物可用于临床。目前,聚乳酸已被广泛应用于药物控制释放材料、免拆手术缝合线和注射用微胶囊、埋植剂、骨材料、眼科材料等。此外,聚乳酸还可用于农业、包装材料、日用杂品等领域。随着聚乳酸应用领域的不断扩大,人们希望制备性能优良的相对分子质量高的聚乳酸。聚乳酸的合成研究始于20世纪40年代,当时多由乳酸直接脱水聚合得到低相对分子质量的聚乳酸,由于机械性能不高而未引起人们的注意。从1954年Lowe C·E·等、探讨乳酸聚合至今,人们对于聚乳酸合成方法进行了更多的研究,逐步得出了两条主要路线,即直接法和间接法。
3.1.直接法
其中直接法是通过乳酸分子间脱水、酯化、逐步缩聚成聚乳酸。反应途径如下式:
直接法又有多种类型，有溶液聚合法、熔融聚合法、直接-扩链法、直接-固相聚合法。其中最主要和最常用的方法是熔融聚合法，熔融聚合是一种发生在聚合物熔点温度
以上,不采用任何介质的本体聚合。得到的产物纯净,不需要分离介质。熔融聚合法合成的聚乳酸相对分子质量不高,这是因为,随着反应的进行,体系的粘度会显著增大,小分
子的排出越来越困难,平衡难以向聚合方向移动,在熔融聚合过程中,催化剂、反应时间、反应温度等对产物相对分子质量的影响很大。反应时间越长、反应温度越高,真空度越高,则分子量越高;但反应温度过高,会导致聚合物降解,甚至炭化。
3.2、间接法
又叫丙交酯开环聚合法,一般先将乳酸脱水缩合得到低聚物,然后裂解环化得到丙
交酯;然后使精制过的丙交酯在催化剂作用下开环聚合得到聚乳酸。反应途径如下式: 目前对聚乳酸合成的研究主要集中在丙交酯的开环聚合上,尤其是配位插入开环聚合,能够控制聚合物的相对分子质量大小,相对分子质量分布较窄,是合成聚乳酸的理想方法。但该法流程较长,生产成本高,尚未实现工业化生产。直接法比间接法简洁、成本低、周期短,但相对分子质量不高,最高仅数10万,其中熔融聚合在反应时不需要溶剂,可以降低成本,对环境更友好,更具发展前途
3.3 聚乳酸现代合成新工艺
城市垃圾中有两类垃圾排放量大而且难以处理和回收，一类是城市家庭、餐厅等处的厨房垃圾。另一类是作为城市垃圾主要组成部分之一的大量塑料废弃物。
用生物发酵法从厨房垃圾中提取乳酸，并进一步聚合成生物降解性塑料—聚乳酸。发酵后的残渣可做成高质量的肥料和饲料，从而一方面实现厨房垃圾的零排放；另一方面，有助于解决“白色污染”的问题。
四、PLA材料的性能
目前，虽然在我国包装材料领域中PLA材料用量仅占其3.8%.PLA材料除了具有普通塑料的一些性能外，还具有良好的透明性良好的光泽度及印刷性能等优点，被誉为是新世纪最具有发展前途的新型包装材料，在将来包装材料领域中所占的比例将越来越高， PLA可以作为包装材料使用，是因为它还具有以下主要性能：
1.热稳定性能
PLA材料具有一定热稳定性，与聚氯乙烯的热稳定性能相类似，但是低于聚丙烯,聚乙烯及聚苯乙烯等的热稳定性，所以加工温度一般控制在170 -230 之间
2.物理机械性能
PLA 材料具有比较良好的机械性能. 在一般情况下，当粘均分子量超过55000g/mol 时， PLA的弹性模量和拉伸强度达到最大, PLA薄膜的拉伸强度是: PE膜的数倍，与PET和定向拉伸PS 的物理机械性能相类似
3.透明性能
PLA材料具有良好的透明性在光的波长为 190~800nm 范围内，其透明性与聚苯乙烯相类似
4.透气性能
透气性是聚乳酸在作为包装材料使用可行性方面的一项重要特性，根据材料具有的不同的透气性能确定在包装中的应用领域，如水果的保鲜包装要求材料具有一定的透气性以确保包装内有供给产品的氧气，而作为饮料等包装则要求材料必须能够具有足够阻止氧气进入包装内的特性以抑制霉菌生长，这些性能特别是在作为食品包装材料的时候显得尤为重要，而PLA材料具有良好的透气性透氧气性及透二氧化碳性.
5.耐溶剂性
PLA具有良好的耐溶剂性，其耐溶剂性与PET相类似，不溶于醇类, 脂肪类, 烃类等.
6.加工性能
PLA是热塑性材料，其可塑性与PETPS相类似，加工性能良好，故可以用普通设备进行挤出 ,注射, 拉伸, 吹塑等方法进行加工，而且若将 PLA 制成纤维，具有织布, 染色等加工性能.
7.降解性能
PLA具有良好的生物降解性，能被酸 ,碱, 生物酶等降解，最终产物为二氧化碳和水，对环境无污染. PLA在自然环境条件下可以完全生物降解，其降解主要分为两个阶段:
第一阶段，PLA的降解是水解降解和聚合物主链酯链断裂，这是由PLA含有的羧基自催化引起的，酯链的断裂使 PLA的分子量降低，在此过程中酸或碱可以加速其降解速度，并且受温度和湿度的影响，随着 PLA分子量降低材料会发生脆化现象；
第二阶段，分子量降低到乳酸和低分子量低聚物，然后由微生物自然代谢降解生成二氧化碳和水 PLA的降解过程是一个简单的水解，其降解速率主要是由聚合物与水及催化剂反应决定的，并且受很多因素的影响，如颗粒大小和形状, 温度 ,湿度, 结晶度 ,异构体百分率 ,残留乳酸的含量影响。
五.PLA的性能优势和不足
1.优势：
①具有良好的生物降解性在常温下，聚乳酸树脂可保持稳定的性能。在堆肥条件下(56-60℃，湿度大于80-90％)可在2-3个月内经由微生物完全分解，最终生成水和二氧化碳，不污染环境。
②具有良好的生物相容性和生物可吸收性聚乳酸已被美国FDA批准为可以安全使用的生物医用材料。
③聚乳酸是惟一一种可以熔融加工的以天然材料为基础的聚合物，具有良好的力学性质、热塑性及成纤性，耐油、气味阻隔方面也较好，具有与聚酯相似的防渗透性，与PS相似的光泽度、透明度和加工性，提供了比聚烯烃更低温度的可热合性。聚乳酸纤维，其性能与合成纤维相比不相上下，甚至在某些情况下更为优异。其强度与聚酯和
PA纤维基本相同，模量介于两者之间，更接近PA。
④聚乳酸是一种低能耗产品，比石油基聚合物低30-50％。
⑤以淀粉为原料，可持续供应，价格较低，不受国际原油价格影响，有利于缓解能源问题。
⑥原料来自可再生的植物资源，所有富含淀粉的农作物都能生成聚乳酸，不消耗不可再生的矿物资源，也不增加二氧化碳的排放，符合循环经济原则，有利于社会可持续发展。
2.缺点:
①耐热温度太低，纯PLA软化点只有65℃，制品很容易发生变形或粘连，严重限制产品的应用范围。
②市售聚乳酸产品脆性较大。
③与通用塑料相比，售价较高，普通消费者难以接受。
六、PLA的改性方法
PLA作为热塑性塑料可通用的加工方法进行成型加工。但是PLA在加工温度下极易降解, 这使得其力学性能大大降低,为了解决这个问题, 很多文献相继报道了通过共混、复合、添加增容剂等物理方法对其改性,拓展其应用领域[13-14]。
（1）共混改性
共混改性是将两种或两种以上的聚合物进行混合, 通过聚合物各组分性能的复合来达到改性的目的。
（2）复合改性
通过复合其它材料来对PLA改性可以解决PLA的脆性问题, 达到增强的目的。常用的复合材料有纳米复合材料和纤维复合材料。
（3）添加增容剂改性
增容剂如多官能团环氧和唑啉等的加入可提高共混物相容性和力学性能。
（3）医药卫生
PLA具有无毒、生物相容性和组织吸收性，可以完全降解成二氧化碳和水，这些特性使其可以应用于医药领域中：药物缓释控制材料、骨科固定材料、手术缝合线及眼科材料等。
（4）农业方面
PLA在农业方面可加工成农用地膜，以取代目前普遍使用的聚乙烯农用地膜。此外，
还可用于缓释农药、化肥等。
七、PLA材料在包装领域中的应用
1.普通包装容器
PLA属热塑性塑料，具有良好的抗拉强度及延展性，可以通过熔融挤出注射吹塑发泡及真空成型等加工成各种形状的容器如： CargillDowLLC 公司将聚乳酸通过挤出，热成型，流延膜，吹膜，注塑拉伸成吹塑瓶和容器，而且在加工的过程中其分子定向排列可以明显提高其力学强度，同时降低其降解速度在欧洲和北美， PLA基包装材料用于超市产品包装， PLA包装容器因符合德国欧洲食品级要求而用于食品，如：瓶装水、瓶装果汁、酸奶酪等的包装，可以直接与食品接触使用而不会对人体健康造成危害，被美国食品与药品管理局认为是公认安全的产品。
2.保鲜包装
PLA具有良好的透气性、透氧气性及透二氧化碳性，可以作保鲜包装材料，所以 PLA 包装盒可以用于小浆果的包装，既可以延长水果的保存期，又可降低包装废弃物对环境的危害。
3.抗菌食品包装
PLA具有隔离气味的特性，也是唯一具有优良抑菌及抗霉特性的生物可降解塑料，聚乳酸材料在使用的过程中，产品表面形成弱酸性环境，使其具有抑菌作用，可以将PLA 材料用于抗菌食品包装。
4.包装薄膜
PLA具有良好的光泽性和透明性，可以制成双向拉伸薄膜，可用作新鲜农产品包装用的不起雾薄膜薄膜除了具有通用塑料薄膜的性能外，还具有良好的刚性不会自行恢复的折叠性耐油性和隔绝气味的性能良好的制袋性及印刷性能等，所以可以制成包装袋，如用作包装复合肥料的包装袋而据专家测算，我国每天因塑料袋用量而消耗的石油至少需要1万吨，塑料袋的过度使用对能源资源以及环境产生了不可忽视的负面影响，而 PLA塑料袋可以克服这些缺陷，同时早期关于PLA的研究显示其在包装材料领域具有广阔的应用前景。
5.纺织行业
PLA在纺织领域的研究应用开发是最近10年左右开始的。由于PLA通气性好，因此可以用于纺丝织布。PLA可用防粘法或熔喷法直接制成非纺织布，也可先纺制呈短纤维，
再经干法或湿法成网制得非制造布。PLA非纺织布可用于农业、园艺、医疗卫生、生理卫生用品及生活用品方面。
6.包装行业
PLA可以通过熔融挤出、注射、吹塑、发泡及真空成型等加工成各种结构形状,在商业上的各种应用中一半以上是用于包装。由于PLA具有良好的透气性、透氧性、透二氧化碳性及隔离气味的特性，故可用作包装带、泡沫塑料、餐具、园艺用膜、冷饮杯等。此外，PLA还具有与传统薄膜相同的印刷性能。
八、发展前景
绿色的生活方式逐渐成为各国人民的消费时尚，具有完全生物降解特性的生物质塑料必将成为普遍消费者的日常生活用品。与其他生物基或者生物降解塑料相比，聚乳酸是目前最重要的一种材料。生物降解性塑料—聚乳酸的合成及应用为人们展示了一个集环境科学、生物化学、高分子化学及化学机械于一体的全新的研究领域，随着发酵技术的完善、合成工艺的提高、以及新原料的挖掘，作为环保产品的聚乳酸，将会得到更广泛的应用。我国由于制备工艺、成本的限制，在降解塑料领域起步较晚，但越来越受到重视，所以发展我国PLA工业越来越显得重要。PLA树脂替代现有降解材料已成为必然，并具有与烯烃类聚合物竞争的能力。
在日益重视环保和能源的21世纪,由于聚乳酸以淀粉等可再生资源为原料,并可完全生物降解为二氧化碳和水,属于绿色环保材料,符合可持续发展战略,因而日益受到重视。因其具有优良的应用特性,且极易改性以满足各种需要,应用面日益拓宽,涵盖了医用材料、包装材料、日用塑料制品、纺织面料、农用地膜、地毯、家用装饰品等,仅我国聚乳酸的潜在市场就达250万t以上[32]。但由于合成成本较高,聚乳酸主要应用于医学材料领域,在生产生活中还未得到广泛应用。今后的研究方向是,进一步降低丙交酯的成本,多途径研究聚乳酸的直接合成,推动聚乳酸合成的工业化。研制高效、无毒、反应条件温和、聚合物相对分子质量及分布可控的催化剂尤其是活性聚合催化剂;通过分子设计合成具有不同组成和特定结构的聚乳酸及其共聚物,以实现聚合物的组成、结构、物理机械性能与生物降解性能可控的目的,满足不同领域的需要。
随着对聚乳酸研究的不断深入,相信在不久的将来,人们将克服生产规模小、规格品种不全、价格较贵的问题;同时了解和控制影响聚乳酸的稳定性、重复性的因素,生产出适于不同用途的聚合物。可以预见,作为可生物降解的高分子材料,聚乳酸一旦实现工业
化,它在医用及降解塑料方面的应用前景将会是难以估量的。
参考文献
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聚乳酸合成
聚乳酸合成方法研究进展 聚乳酸的合成主要有两条路线：一条是乳酸(1actic acid)直接聚合．另一条是由乳酸预聚生成低分子量物质，其解聚得丙交酯(1actide)，丙交酯重结晶后开环聚合(ROP)得到聚乳酸。具体过程如下 图2-1 聚乳酸的两条合成路线 1、直接聚合法[JK] 乳酸同时具有-OH和-COOH，是可直接缩聚的，采用高效脱水剂和催化剂使乳酸或乳酸低聚物分子间脱水缩合成高分子质量聚乳酸： 式1.1 采用直接法合成的聚乳酸，原料乳酸来源充足，大大降低了成本，有利于聚乳酸材料的普及，但该法得到的聚乳酸相对分子质量较低，机械性能较差。 2、丙交酯开环聚合法[L] 开环聚合法是先将乳酸缩聚为低聚物，低聚物在高温、高真空等条件下发生分子内酯交换反应，解聚为乳酸的环状二聚体-丙交酯。丙交酯经过精制提纯后，由引发剂如辛酸亚锡、氧化锌等许多化合物催化开环得到高分子量的聚合物第一步是乳酸经脱水环化制得丙交酯。 式1.2 第二步是丙交酯经开环聚合制得聚丙交酯由于此方法可通过
式1.3 由于此方法可通过催化剂的种类和浓度使得聚乳酸分子量高达70万到100万【M】，机械强度高，适合作为医用材料。 乳酸直接聚合与乳酸先制成丙交酯后再开环聚合制备聚乳酸相比，工艺简单，成本低廉。但以往的研究表明采用乳酸直接聚合法难以获得具有实用价值的高分子量聚乳酸，但丙交酯开环聚合的高成本限制了聚乳酸的应用。随着化工技术的进步，研究者们对乳酸缩聚制各聚乳酸又重新重视起来。 常有的缩聚方法有：熔融缩聚、溶液缩聚、乳液缩聚和界面缩聚。本实验室采用了熔融缩聚和溶液缩聚制得分子量较高的聚乳酸。 实验部分 实验原料：乳酸（85-90%）；二水和氯化亚锡（Sn2Cl2.2H2O）；三氧化二锑（Sb2O3）；甲醇；高纯氮；二丁基氧化锡（SnOEt2）；月桂酸二丁基锡；醋酸锰（Mn(CH3COO)2）；五氧化二磷（P2O5）；苯；氯仿；甲苯；四氢呋喃 实验仪器：温度计；通气管；三口烧瓶；油浴锅；磁力搅拌器一套；分馏头；冷凝管；尾接管；圆底烧瓶；干燥瓶；真空抽滤机；分析天平； 图2-1 实验装置图
聚乳酸简介
单个的乳酸分子中有一个羟基和一个羧基,多个乳酸分子在一起,-OH与别的分子的-COOH脱水缩合,-COOH与别的分子的-OH脱水缩合,就这样,它们手拉手形成了聚合物,叫做聚乳酸. 聚乳酸也称为聚丙交酯，属于聚酯家族。聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且可以再生。聚乳酸的生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，因此是理想的绿色高分子材料。 聚乳酸的热稳定性好，加工温度170～230℃，有好的抗溶剂性，可用多种方式进行加工，如挤压、纺丝、双轴拉伸，注射吹塑。由聚乳酸制成的产品除能生物降解外，生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好，还具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性，因此用途十分广泛，可用作包装材料、纤维和非织造物等，目前主要用于服装(内衣、外衣)、产业(建筑、农业、林业、造纸)和医疗卫生等领域。 聚乳酸的优点主要有以下几方面：（1）聚乳酸（PLA）是一种新型的生物降解材料，使用可再生的植物资源（如玉米）所提出的淀粉原料制成。淀粉原料经由发酵过程制成乳酸，再通过化学合成转换成聚乳酸。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，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，这对保护环境非常有利，是公认的环境友好材料。关爱地球，你我有责。世界二氧化碳排放量据新闻报道在2030年全球温度将升至60℃，普通塑料的处理方法依然是焚烧火化，造成大量温室气体排入空气中，而聚乳酸塑料则是掩埋在土壤里降解，产生的二氧化碳直接进入土壤有机质或被植物吸收，不会排入空气中，不会造成温室效应。（2）机械性能及物理性能良好。聚乳酸适用于吹塑、热塑等各种加工方法，加工方便，应用十分广泛。可用于加工从工业到民用的各种塑料制品、包装食品、快餐饭盒、无纺布、工业及民用布。进而加工成农用织物、保健织物、抹布、卫生用品、室外防紫外线织物、帐篷布、地垫面等等，市场前景十分看好。（3）相容性与可降解性良好。聚乳酸在医药领域应用也非常广泛，如可生产一次性输液用具、免拆型手术缝合线等，低分子聚乳酸作药物缓释包装剂等。（4）聚乳酸（PLA）除了有生物可降解塑料的基本的特性外，还具备有自己独特的特性。传统生物可降解塑料的强度、透明度及对气候变化的抵抗能力皆不如一般的塑料。（5）聚乳酸（PLA）和石化合成塑料的基本物性类似，也就是说，它可以广泛地用来制造各种应用产品。聚乳酸也拥有良好的光泽性和透明度，和利用聚苯乙烯所制的薄膜相当，是其它生物可降解产品无法提供的。（6）聚乳酸（PLA）具有最良好的抗拉强度及延展度，聚乳酸也可以各种普通加工方式生产，例如：熔化挤出成型，射出成型，吹膜成型，发泡成型及真空成型，与目前广泛所使用的聚合物有类似的成形条件，此外它也具有与传统薄膜相同的印刷性能。如此，聚乳酸就可以应各不同业界的需求，制成各式各样的应用产品。（7）聚乳酸（PLA）薄膜具有良好的透气性、透氧性及透二氧二碳性，它也具有隔离气味的特性。病毒及霉菌易依附在生物可降解塑料的表面，故有安全及卫生的疑虑，然而，聚乳酸是唯一具有优良抑菌及抗霉特性的生物可降解塑料。（8）当焚化聚乳酸（PLA）时，其燃烧热值与焚化纸类相同，是焚化传统塑料（如聚乙烯）的一半，而且焚化聚乳酸绝对不会释放出氮化物、硫化物等有毒气体。人体也含有以单体形态存在的乳酸，这就表示了这种分解性产品具有的安全性。 二、方法和流程 聚乳酸生产是以乳酸为原料，传统的乳酸发酵大多用淀粉质原料，目前美、法、日等国、家已开发利用农副产品为原料发酵生产乳酸，进而生产聚乳酸。由乳酸制聚乳酸生产工艺有：[1]方法 （1）直接缩聚法在真空下使用溶剂使脱水缩聚。日本在这方面做了大量的研究，
聚乳酸的合成
聚乳酸的合成 聚乳酸有两种合成方法，即丙交酯（乳酸的环状二聚体）的开环聚合和乳酸的直接聚合。 丙交酯开环聚合生产工序为：先将乳酸脱水环化制成丙交酯；再将丙交酯开环聚合制得聚乳酸。其中乳酸的环化和提纯是制备丙交酯的难点和关键，这种方法可制得高分子量的聚乳酸，也较好地满足成纤聚合物和骨固定材料等的要求。 乳酸直接缩聚是由精制的乳酸直接进行聚合，是最早也是最简单的方法。该法生产工艺简单，但得到的聚合物分子量低，且分子量分布较宽，其加工性能等尚不能满足成纤聚合物的需要；而且聚合反应在高于180℃的条件下进行，得到的聚合物极易氧化着色，应用受到一定的限制。 由于原料原因，聚乳酸有聚d-乳酸（PDLA）、聚L-乳酸（PLLA）和聚dL-乳酸（PDLLA）之分。生产纤维一般采用PLLA。 聚乳酸的发展意义 聚乳酸在中国应用的意义不仅仅体现在环保方面，对于循环经济、节约型社会的建设也将有积极的作用。化工塑料的原料提取自不可再生的化石型资源---石油，而石油正在成为一种稀缺的消耗性资源。提取自植物的聚乳酸显然有着取之不尽的原料供应量，而分解后的聚乳酸又将被植物吸收，形成一个物质的循环利用。所以聚乳酸有“在地球环境下容易被生物降解的”塑料之称。 而且相对于化工塑料，聚乳酸不会产生更多的二氧化碳。因为聚乳酸的原料---玉米在生长过程中通过植物的光合作用，又会消耗二氧化碳。此外，聚乳酸的产业化将大大提高农作物的附加值。以玉米为例，中国每年库存达3000多万吨，且大部分被当作了饲料，如果用于生产聚乳酸，形成“玉米－乳酸－聚乳酸－共聚共混物－各种应用制品”的产业链，可大大提高玉米的价格，提高农民收益。 之前，农用薄膜和方便食品的包装或餐具已经使用了聚乳酸。但是，同利用石油和天然气制造的塑料比较起来，利用植物制造的这种聚乳酸塑料，成本较高，而且在60℃左右就会变形。由于存在着这些缺点，这种材料至今难以普及。 尽管如此，人们还是非常看好聚乳酸。一个重要的原因，就在于它是以植物作为原料。聚乳酸有可能为解决世界面临的化石燃料枯竭和地球变暖两大难题做出巨大贡献。 为了摆脱对日趋枯竭的石油资源的依赖，大力开发环境友好的可生物降解的聚合物，替代石油基塑料产品，已成为当前研究开发的热点。经过多年的研究，一些著名的科研机构和企业相继推出了多种可生物降解聚合物。而在众多可生物降解聚合物中，刚刚进入工业化大生产的聚乳酸异军突起，以其优异的机械性能，广泛的应用领域，显著的环境效益和社会效益，赢得了全球塑料行业的瞩目和青睐。
新型可降解材料聚乳酸及如何延长其使用寿命
本科毕业论文（设计） 题目：新型可降解材料聚乳酸及如何延长其使用寿命 系院： 学生姓名： 学号： 专业： 年级： 完成日期： 指导教师：
摘要： 本文主要介绍了新型可降解材料——聚乳酸的两种合成方法、基本性能、降解机理以及如何延长其使用寿命和前景展望。 关键词：聚乳酸；合成；降解；使用寿命
Abstract : This paper describes a novel biodegradable materials-two polylactic acid synthesis, basic performance degradation mechanism and how to prolong its life and outlook. Key words : of polylactic acid;synthesis;degradation;life
目录 引言 (5) 1 聚乳酸的生产方法 (6) 1.1 直接缩聚法 (6) 1.2 间接聚合法 (6) 2 聚乳酸的基本性能 (6) 3 聚乳酸的降解 (6) 3.1 聚乳酸的降解机理 (6) 3.2 影响聚乳酸降解的因素 (7) 4 提高其使用寿命的主要方法 (7) 4.1 加入抗氧化剂 ..................................... .. (7) 4.2 硝酸表面处理 (8) 4.3 酸性和干燥的环境 (8) 4.4 改变 PLA 的分子结构 (8) 5.结语 (9) 参考文献: (9)
引言 聚乳酸（PLA）是以玉米为主要原料，经发酵制得乳酸，再经聚合而制成的高分子材料，具有良好的生物相容性和生物可降解性。PLA可像聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等热塑性塑料那样加工成各种产品，如薄膜、包装袋、包装盒、食品容器、一次性快餐盒、饮料用瓶、药物缓释包装剂等。
聚乳酸合成及应用研究
聚乳酸合成及应用研究 摘要：综述了聚乳酸的合成方法，介绍了其生产应用现状。 关键词：聚乳酸乳酸丙交酯生物降解材料 随着科学与社会的发展，环境和资源问题越来越受到人们的重视，成为全球性问题。以石油为原料的塑料材料应用广泛，这类材料使用后很难回收利用，造成了目前比较严重的“白色污染”问题。而且石油资源不可再生，大量的不合理使用给人类带来了严重的资源短缺问题。可降解材料的出现，尤其是降解材料的原材料的可再生性为解决这一问题提供了有效的手段。 聚乳酸（PLA）是目前研究应用相对较多的一种，它是以淀粉发酵（或化学合成）得到的以乳酸为基本原料制备得到的一种环境友好材料，它不仅具有良好的物理性能，还具有良好的生物相容性和降解性能。聚乳酸属于脂肪族聚酯化合物。聚乳酸的分子构象存在3种异构体，即左旋的L-PLA，右旋的D-PLA以及内消旋的D，L-PLA。由发酵产生的聚乳酸大部分为L-PLA。PLA 的几种旋光性结构中，L- PLA及D-PLA是半结晶高分子，机械强度较好；D，L-PLA是非结晶高分子，降解快，强度耐久性差。其中L-PLA由于降解产物是左旋乳酸，能被人体完全代谢，无毒、无组织反应。由于不同的聚乳酸的分子构象，对最终产品的性能产生影响，所以在聚乳酸形成时，控制不同分子构象的相对比例，就可得到不同性能的聚合体。 1913年法国人首先用缩聚的方法合成了聚乳酸，其产量、相对分子质量都很低，实际用途不大。1954年，美国Dupont公司用间接法制备出高相对分子质量的聚乳酸，1962年，美国Cyanamid 公司发现聚乳酸具有良好的生物相容性并将聚乳酸应用于医学领域，作为生物降解医用缝线。美国的Dow化学公司和Cargill公司各出资50%组建的CargillDow聚合物公司研制、开发出了新一代PLA树脂及其合金。日本Mitsui Toatsu公司也推出了新一代改进型聚乳酸树脂(商品名为Lacea)，并于1994年建成年产100t的发酵设备。目前，美国Chronopol公司开发的PLA树脂已经半商业化，并计划在未来几年内建成世界级PLA生产装置。芬兰纽斯特(Neste)公司开发的聚乳酸产品也已经投入生产。哈尔滨市威力达公司与瑞士伊文达·菲瑟公司就合作建设世界第二大聚乳酸（该项目总投资4亿元，预计投产后每年可生产聚乳酸1万吨）生产基地的技术引进进行新一轮洽谈，并取得实质性进展；双方基本确定引进的方式、时间、价格等事宜；该项目将于2005年内建成投产。 1 聚乳酸的合成方法 1. 1 直接聚合 1.1.1 溶液聚合方法 Hiltunen等研究了不同催化剂对乳酸直接聚合的影响，在适合催化剂和聚合条件下，可制得相对分子质量达3万的聚乳酸。日本Ajioka等开发了连续共沸除水直接聚合乳酸的工艺，PLA相对分子质量可达30万，使日本Mitsui Toatsu化学公司实现了PLA的商品化生产。国内赵耀明1以D,L-乳酸为原料，联苯醚为溶剂，锡粉为催化剂(200目)，在130℃、4000Pa条件下共沸回流，通过溶液直接聚合制得相对分子质量为4万的聚合物。秦志中2等用锡粉作催化剂，分阶段升温减压除水，通过本体及溶液聚合制备了相对分子质量达到20万的高分子量聚乳酸；他们的研究表明在直接法制备聚乳酸的过程中，为防止前期带出大量的低聚物，并且确保在聚合反应过程中所生成的水排除干净，宜用低温高真空，中温高真空，高温高真空的工艺路线；还对聚乳酸的降解性能进行了研究。王征3等采用精馏-聚合耦合装置SnCl2·2H2O的催化体系研究了直接聚合过程中温度、时间、压力对聚合物相对分子质量的影响；研究表明延长聚合时间，适当提高反应温度，采用高真空度可以有效降低体系水分含量，从而提高聚合物的相对分子质量。现已可由直接聚合方法制得具有实用价值的PLA聚合物，并且此聚合方法工艺简单，化学原料及试剂用量少，但直接聚合的PLA相对分子质量仍偏低，需进一步提高，才能使其具有更加广泛的用途。 聚乳酸直接聚合的原理： 反应体系中存在着游离乳酸、水、聚酯和丙交酯的平衡反应，其聚合方程式如下：
聚乳酸
聚乳酸 单个的乳酸分子中有一个羟基和一个羧基,多个乳酸分子在一起,-OH与别的分子的-COOH脱水缩合,-COOH与别的分子的-OH脱水缩合,就这样,它们手拉手形成了聚合物,叫做聚乳酸. 聚乳酸也称为聚丙交酯，属于聚酯家族。聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且可以再生。聚乳酸的生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，因此是理想的绿色高分子材料。 聚乳酸的热稳定性好，加工温度170～230℃，有好的抗溶剂性，可用多种方式进行加工，如挤压、纺丝、双轴拉伸，注射吹塑。由聚乳酸制成的产品除能生物降解外，生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好，还具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性，因此用途十分广泛，可用作包装材料、纤维和非织造物等，目前主要用于服装(内衣、外衣)、产业(建筑、农业、林业、造纸)和医疗卫生等领域。 一、聚乳酸的优点 聚乳酸的优点主要有以下几方面： （1）聚乳酸（PLA）是一种新型的生物降解材料，使用可再生的植物资源（如玉米）所提出的淀粉原料制成。淀粉原料经由发酵过程制成乳酸，再通过化学合成转换成聚乳酸。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，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，这对保护环境非常有利，是公认的环境友好材料。关爱地球，你我有责。世界二氧化碳排放量据新闻报道在2030年全球温度将升至60℃，普通塑料的处理方法依然是焚烧火化，造成大量温室气体排入空气中，而聚乳酸塑料则是掩埋在土壤里降解，产生的二氧化碳直接进入土壤有机质或被植物吸收，不会排入空气中，不会造成温室效应。 （2）机械性能及物理性能良好。聚乳酸适用于吹塑、热塑等各种加工方法，加工方便，应用十分广泛。可用于加工从工业到民用的各种塑料制品、包装食品、快餐饭盒、无纺布、工业及民用布。进而加工成农用织物、保健织物、抹布、卫生用品、室外防紫外线织物、帐篷布、地垫面等等，市场前景十分看好。 （3）相容性与可降解性良好。聚乳酸在医药领域应用也非常广泛，如可生产一次性输液用具、免拆型手术缝合线等，低分子聚乳酸作药物缓释包装剂等。 （4）聚乳酸（PLA）除了有生物可降解塑料的基本的特性外，还具备有自己独特的特性。传统生物可降解塑料的强度、透明度及对气候变化的抵抗能力皆不如一般的塑料。 （5）聚乳酸（PLA）和石化合成塑料的基本物性类似，也就是说，它可以广泛地用来制造各种应用产品。聚乳酸也拥有良好的光泽性和透明度，和利用聚苯乙烯所制的薄膜相当，是其它生物可降解产品无法提供的。 （6）聚乳酸（PLA）具有最良好的抗拉强度及延展度，聚乳酸也可以各种普通加工方式生产，例如：熔化挤出成型，射出成型，吹膜成型，发泡成型及真空成型，
聚乳酸功能材料小论文
生物可降解塑料－聚乳酸 摘要：本文主要阐述了聚乳酸的合成，改性以及其应用 关键词：聚乳酸合成改性应用 一、前言 目前塑料制品被广泛应用在各个领域，它在给人们生产、生活带来极大方便的同时，“白色污染”也对生态系统造成了严重的威胁。而且，其原料主要来源于石油类不可再生资源，这势必将引起严重的能源和人类生存危机。聚乳酸（PLA）是一种具有优良的生物相容性和可生物降解性的合成高分子材料，这种线型热塑性生物可降解脂肪族聚酯是以玉米、小麦、木薯等一些植物中提取的淀粉为最初原料,经过酶分解得到葡萄糖再经过乳酸菌发酵后变成乳酸然后经过化学合成得到高纯度聚乳酸。聚乳酸制品废弃后在土壤或水中30天内会在微生物、水、酸和碱的作用下彻底分解成CO2和H2O,随后在太阳光合作用下又成为淀粉的起始原料不会对环境产生污染，因而是一种完全自然循环型的可生物降解材料。 由于聚乳酸树脂具有环境保护、循环经济、节约化石类资源、促进石化产业持续发展等多重效果，是近年来开发研究最活跃、发展最快的生物可降解材料，也是目前唯一一种在成本和性能上可与石油基塑料相竞争的植物基塑料。 二、聚乳酸合成 在聚乳酸生产中，生物技术主要体现在乳酸单体生产上，而由乳酸单体生产乳酸聚合物是常规的聚合物合成技术。生物法由植物性原料生产乳酸的关键问题是开发高效、低成本酶催化剂。 聚乳酸的合成主要有两种方法：1、乳酸直接缩聚法。在真空下乳酸脱水缩聚直接得到聚乳酸，该法简单，但得到的聚合物分子量较小，一般小于5000。直接缩聚法的主要特点是合成的聚乳酸不含催化剂，但反应条件相对苛刻，近几年来通过技术创新与改进，直接聚合法取得了一定的进展，但目前在工业上还少
聚乳酸的合成方法
聚乳酸的合成方法研究 摘要聚乳酸是一类运用广泛的生物可降解材料，具有良好的机械强度，生物相容性且易加工。聚乳酸的合成方法主要为内交酯开环聚合法和直接缩合聚合法，前者比较而言具有分子量高，机械性能好且无小分子水生成等优点。目前，聚乳酸主要面临着性能改性和成本降低的重要挑战。 关键词聚乳酸，开环聚合，缩合聚合 1 引言 生物降解材料包括天然树脂和合成树脂，是由可再生资源人工合成制得的一种可降解高分材料，主要包括淀粉类以及聚酯类，其中聚酯类包括聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯、聚己内酯和聚丁二酸丁二醇酯等。 聚乳酸是一种用途广泛的生物降解高分子材料，具有良好的强度、通透性且易加工，并具有良好的生物相容性，对人体无毒无刺激，因此被广泛用于外科手术缝合线和骨折内固定材料及药物控释载体等生物医用材料，已经成为生物医用材料中最受重视的材料之一[1]。 2 聚乳酸的概述 聚乳酸也称为聚丙交酯，属于聚酯家族，是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且可以再生。聚乳酸的生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，因此是理想的环保型高分子材料[1]。 2.1 聚乳酸的性质 聚乳酸(PLA)为浅黄色或透明的物质；玻璃化温度为50～60℃，熔点170～180℃，密度约1.25g/cm3；不溶于水、乙醇、甲醇等，易水解成乳酸。 聚乳酸有三种立体构型：聚右旋乳酸(PDLA)，聚左旋乳酸(PLLA)和聚消旋乳酸(PDLLA)。PDLA和PLLA是两种具有光学活性的有规立体构型聚合物，25℃时比旋光度分别为+157°，-157°。Tg、Tm分别为58℃和215℃，熔融或溶液中均可结晶、结晶度可达60％左右。PDLLA是无定形非晶态材料，Tg为58℃，无熔融温度。 结晶性对PLA材料力学性能和降解性能(包括降解速率、力学强度衰减)的影响很大。PLA脆性高、冲击强度差。分子量增大，PLA的力学强度提高，作为成型制品使用的聚合物分子量至少要达到10万[2]。 2.2 聚乳酸的主要优点 1) 聚乳酸是一种生物可降解材料，使用可再生的植物资源(如玉米)所提供的淀粉原
聚乳酸介绍
聚乳酸介绍 PLA聚乳酸历史 聚乳酸PLA (Poly lactic acid)一种新的生物塑料材料，早在1932年Dupont的科学家Wallace Carothers在真空中将乳酸进行聚合，产生低分子量的聚合物，但是由于生产成本过高，直到1987年食品公司Cargill开始投资研发新的聚乳酸制造过程，Cargill随后于2001年与Dow合资进行商业化产量名为:Nature-Works的聚乳酸商品。由于聚乳酸材料同时有生体相容性与生物可分解性，因此在所有的可分解性塑料中占有42%的市场。由专利分析来看聚乳酸的用途，2005年DERWENT专利資料库中共有聚乳酸专利1740篇，其中医用专利542篇，设备方面专利517篇，包装方面专利293篇，纤维方面专利419篇。除生物可分解的特性外，聚乳酸的主要优势包括有良好的机械特性与其材料来源，聚乳酸的材料来源为淀粉，在今日原油价格上涨，石油储存量下降的环境之下，除具有环境保护的优势，也同时有能源经济的效益。比较聚乳酸与其他常规塑料的物性发現，聚乳酸的机械性质相當强韧，与聚苯乙烯、聚氯乙烯接近，韧度超过聚丙烯，用于包裝材料、医疗与纤维的潛力相當好，唯一影响其近一步取代塑料包裝材料的障碍是其生产成本，依照制造过程与規模不同，聚乳酸的生產成本目前为 20-28元/公斤，高于目前常规塑料的价格。已商业化生产的生物可分解塑料，可以看出聚乳酸在整個生物可分解塑料占有举足轻重的地位，而Cargill Dow LLC每年14万吨的聚乳酸产量則为世界最高。日本方面三井化學也開始规模化生产，预计该公司2008年聚乳酸的销售量可以超过30000吨。依照Frost Sullivan推测，全世界的生物可分解性塑料在2002年時的市场为12万公吨，到2010年可望成达到每年50.5~70万公吨，而如果按照以上各主要公司所公布的产能扩建预计更是大幅超过此数字，如德国的Inventa Fisher计划将其设备放大至每年80000吨，而Cargill Dow LLC更预计在2009年可以将其聚乳酸产能提升至每年45万公吨，可以看出其強大的商机与市场成长潛力。 什么是生物可分解材料 生物可分解材料(Biodegradable Materials)，主要以天然高分子或聚酯种类为基质，一般以可不短重复取得的天然資源，如：微生物、植物、动物，所製成的一种聚合物。传統的塑胶材料不能被微生物分解成H2O和CO2，如：PE、PVC、PS、PP…等。生物可分解材料PLA的制品暴露在空气中时，並不会进行分解。但在有足够的湿度、氧气与适当的微生物条件下.存在的自然掩埋或堆肥环境中经过短短的20~45天，即可被微生物所分解成H2O和CO2，再次回归于自然环境中滋养植物成長。 PLA聚乳酸材料优点 ** 材料天然、无毒，透气性高， PLA制品经由美国FDA认可，可直接与食物接触。 (就算盛裝含有酸性，酒精成份之食材，也不会釋放任何危害人体之物質) ** 使用任何废弃物处理方式（如焚化、掩埋、回收、堆肥）皆不致对环境造成任何影响。 ** 可取代以石油为基質的传统塑胶材料，且有同类传统塑胶制品之物性，使用方法相同。 ** 丢弃后，经堆肥环境及掩埋处理可经由微生物完全分解 100%。
材料化学结课论文汇总
新型可降解材料聚乳酸 摘要：随着时代的进步，科技的发展，我国在各方面都进入了高科技和新型功能材料的领域。比如说在功能材料应用这方面，我国已经引进并且也自己研发了许多新型功能材料，使我们的工业生产和日常生活都得到了实惠，也为我们提供了诸多方便。 功能材料是指那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能，特殊的物理、化学、生物学效应，能完成功能相互转化，主要用来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料。本文主要介绍了新型可降解材料——聚乳酸的两种合成方法、基本性能、降解机理以及如何延长其使用寿命和前景展望。 关键词：聚乳酸；合成；降解；使用寿命 聚乳酸（PLA）是以玉米为主要原料，经发酵制得乳酸，再经聚合而制成的高分子材料，具有良好的生物相容性和生物可降解性。PLA可像聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等热塑性塑料那样加工成各种产品，如薄膜、包装袋、包装盒、食品容器、一次性快餐盒、饮料用瓶、药物缓释包装剂等。 1 聚乳酸的生产方法 聚乳酸的合成有两种方法，即乳酸直接聚合法和环丙交酯开聚合法。 1.1直接缩聚法 直接缩聚法是乳酸的直接脱水缩聚，其聚合工艺短，对聚合单体的要求与普通缩聚单体的要求一致，但所得聚乳酸分子量小，且产品性能差，易分解，实用价值小。 1.2间接聚合法 间接聚合法因为是环状二聚体的开环聚合，不同于一般的缩聚，没有小分子水生成，所以不需要进行抽真空排除小分子，聚合设备简单，此法所得聚乳酸分
子量高达数万乃至数百万，机械强度高。近年来，为便于工业化生产，主要集中在开环聚合的高效催化体系，新型结构和组成的共聚物的合成等方面的研究，以制备更高分子量的聚乳酸。 2 聚乳酸的基本性能 聚乳酸是其中一种研究较多和性能较好的可生物降解的高分子材料。乳酸有非常好的透明性，可在牛物体内分解、吸收，同时其力学性能可和通用塑料媲美。聚乳酸制品废弃后在土壤或水中，会在微生物的作用下分解成二氧化碳和水，随后在太阳光合作用下它们又会成为淀粉的起始原料，对人体无害，具有良好的生物相容性。聚乳酸现已成为生物降解医用材料领域中最受重视的材料之一。目前，聚乳酸已被广泛应用于药物控制释放材料、免拆手术缝合线和注射用微胶囊、埋植剂、骨材料、眼科材料等。此外，聚乳酸还可用于农业、包装材料、日用杂品等领域。 3 聚乳酸的降解 乳酸是一种性能优异的生物降解材料，能被酸、碱、生物酶等降解，降解的最终产物是CO2和H2O，对环境无污染。早已公认为是最有前途的医用可降解高分子材料。 3.1聚乳酸的降解机理 PLA作为聚酯类材料，其降解分为简单水解降解和酶催化降解。简单水解降解是酯化反应的逆反应，起始于水的吸收，小分子的水移至样品的表面，扩散进入酯键或亲水基团的周围。在介质中酸、碱的作用下，酯键发生自由水解断裂，样品的数均分子量缓慢降低，当分子量降低到一定程度，样品开始溶解，生成可溶的降解产物。 3.2 影响聚乳酸降解的因素 聚乳酸所处环境对其降解有很大关系，凡是能引起酯键断裂的因素都可以使聚乳酸发生降解，主要的因素有微生物、酶、聚合结构，此外如氧的存在与否、pH值、温度、湿度等也对其有影响。
聚乳酸合成工艺及应用
聚乳酸合成工艺及应用 第七章聚乳酸合成工艺及应用 聚乳酸(PLA)是一种以通过光合作用形成的生物质资源为主要起始原料生产的生物可降解高分子材料，使用后可通过微生物降解为乳酸并最终分解成二氧化碳和水。聚乳酸的合成和应用实际上是一个来源于可再生资源、使用寿命结束后降解产物回归自然、参与到生物资源再生的过程中去的一个理想的生态循环，属于自然界的碳循环。聚乳酸无毒，无刺激性，具有良好的生物相容性、生物吸收性、生物可降解性，同时还具有优良的物理、力学性能，并可采用传统的方法成型加工，在农业、包装材料、日常生活用品、服装和生物医用材料等领域都具有良好的应用前景，因而聚乳酸成为近年来研究开发最活跃的可生物降解高分子材料之一。 7.1 聚乳酸的合成工艺 7.1.1 乳酸缩聚 乳酸上的羟基和羧基进行脱水缩聚反应生成聚乳酸，如图7.2。
必须解决以下三个问题:一，乳酸缩聚的平衡常数非常小，在热力学上分析很 难生成高分子量的聚乳酸，必须从动力学上加以控制，即有效的排出缩聚反应生成的水，使反应平衡向生成聚乳酸的方向移动;二，抑制聚乳酸解聚生成丙交酯的副反应;三，抑制变色、消旋化等副反应。 (1) 溶液缩聚法 合成过程中利用高沸点溶剂和水生成恒沸物将缩聚产生的痕量水带出，有力地促进了方应向正方向进行;同时蒸出的溶剂带出水合丙交酯经分子筛脱水后回流到反应系统中，有效地抑制了聚乳酸解聚生成丙交酯。 高沸点溶剂可以是苯、二氯甲烷、十氢萘、二苯醚等。 特点:直接制的高分子两聚乳酸，但有机溶剂的回收和分离工序使生产过程较 复杂并增加了设备投资，增加了成本，而且残存的有机溶剂对产品造成污染。 (2) 熔融缩聚法 利用无催化剂条件下制的聚合度约为8左右的低聚乳酸为起始物，加入催化剂SnCl?HO(0.4%，质量分数)和等摩尔的对甲基苯磺酸(TSA)，在180?、22 410Torr的条件下反应15h可制得M大于10×10的聚乳酸。 W 催化剂除TSA外，还有烷氧基金属催化剂、烷氧基金属和Sn(?)催化体系。特点:能制得较高分子量的聚乳酸，工艺简单，明显降低了生产成本。但熔融缩聚发要达到高分子需要较长的反应时间，长时间的高温造成如下问题:一，解聚反应严
聚乳酸项目申报材料
聚乳酸项目 申报材料 规划设计/投资分析/产业运营
聚乳酸项目申报材料 近十余年来石油基塑料不加控制的滥用而导致的“白色污染”已成为全球性危害，越来越多的国家或城市开始立法禁止使用一次性不可降解塑料。聚乳酸系乳酸所形成的聚合物，具有可靠的生物安全性、生物可降解性、环境友好性、良好的力学性能及易于加工成形等优点，符合环保要求和人们对高质量产品的需求，因此在聚乳酸在在包装、医药、纺织、日用品、农用地膜等行业具有广阔的应用前景。 该聚乳酸项目计划总投资9496.50万元，其中：固定资产投资6449.34万元，占项目总投资的67.91%；流动资金3047.16万元，占项目总投资的32.09%。 达产年营业收入21523.00万元，总成本费用17199.17万元，税金及附加175.49万元，利润总额4323.83万元，利税总额5095.71万元，税后净利润3242.87万元，达产年纳税总额1852.84万元；达产年投资利润率45.53%，投资利税率53.66%，投资回报率34.15%，全部投资回收期4.43年，提供就业职位329个。 坚持安全生产的原则。项目承办单位要认真贯彻执行国家有关建设项目消防、安全、卫生、劳动保护和环境保护的管理规定，认真贯彻落实“三同时”原则，项目设计上充分考虑生产设施在上述各方面的投资，务
必做到环境保护、安全生产及消防工作贯穿于项目的设计、建设和投产的整个过程。 ......
聚乳酸项目申报材料目录 第一章申报单位及项目概况 一、项目申报单位概况 二、项目概况 第二章发展规划、产业政策和行业准入分析 一、发展规划分析 二、产业政策分析 三、行业准入分析 第三章资源开发及综合利用分析 一、资源开发方案。 二、资源利用方案 三、资源节约措施 第四章节能方案分析 一、用能标准和节能规范。 二、能耗状况和能耗指标分析 三、节能措施和节能效果分析 第五章建设用地、征地拆迁及移民安置分析 一、项目选址及用地方案
聚乳酸综述
聚乳酸（PLA）的合成及改性研究 摘要 介绍聚乳酸（PLA）的基本性质、合成方法及应用范围。综述了国内外PLA的改性研究及目前有关PLA性能改进的方法。概括了PLA在合成改性中需要注意的问题，展望了PLA的发展前景：不断改进、简化和缩短PLA的合成工艺；用新材料、新方法对PLA进行改性，开发出新用途、高性能的PLA材料是PLA的研究方向。 关键词：聚乳酸合成改性 前言 聚乳酸（PLA）是一种以可再生生物资源为原料的生物基高分子，具有良好的生物降解性、生物相容性、较强的机械性能和易加工性。聚乳酸材料的开发和应用，不但可解决环境污染问题，更重要的意义在于为以石油资源为基础的塑料工业开辟了取之不尽的原料资源。 此外，由于它的最终降解产物为二氧化碳和水，可由机体正常的新陈代谢排出体外，是具有广泛应用前景的生物医用高分子材料（如可吸收手术缝合线）、烧伤覆盖物、骨折内固定材料、骨缺损修复材料等。近几年来，有应用到纺织材料、包装材料、结构材料、电子材料、发泡材料等更广泛的领域的研究报道。PLA的应用市场空间和发展潜力巨大，有关它的研究一直是可生物降解高分子材料研究领域的热点。 1、聚乳酸的研究背景 在石油基高分子材料广泛应用的今天，生物基高分子材料因其具有来源不依耐石油、生物相容性好、可生物降解等突出特点越来越受到关注。聚乳酸( PLA) 作为一种可从淀粉分解、发酵制备原料乳酸，再经聚合获得高分子产物的生物基来源、可生物降解高分子材料，具有良好的应用前景。但因聚乳酸性能上存在不足( 韧性差，降解不可控，亲水性差，功能性单一等) ，限制了其更为广泛的应用。因此，研究人员在其结构及性能的基础上进行了大量的改性研究，采用化学合成、物理共混、材料复合等方法，试图在物理机械性能、生物降解性能、表面 润湿性能以及多功能化等方面有所改善或加强，从而扩展聚乳酸的应用领域。聚乳酸(PLA)是由人工合成的热塑性脂肪族聚酯。早在20世纪初，法国人首先用缩聚的方法合成了PLA【1】；在50年代，美国Dupont 公司用间接的方法制备出了相对分子质量很高的PLA；60年代初，美国Cyanamid 公司发现，用PLA 做成可吸收的手术缝合线，可克服以往用多肽制备的缝合线所具有的过敏性；70年代开始合成高分子量的具有旋光性的D 或L 型PLA，用于药物制剂和外科等方面的研究； 80 年代以来，为克服PLA 单靠分子量及分子量分布来调节降解速度的局限，PLA 开始向降解塑料方面发展。 作为石油基塑料的可替代品，其最大的缺点就是脆性大、力学强度较低，亲水性差，在自然条件下它降解速率较慢；因此近年来对PLA 的改性己成为研究的热点。目前国内外对PLA的改性主要有共聚、共混以及制成复合材料等几种方法【2】。2、PLA 市场应用概况
聚乳酸的合成方法
聚乳酸的合成方法文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]
聚乳酸的合成方法研究 摘要聚乳酸是一类运用广泛的生物可降解材料，具有良好的机械强度，生物相容性且易加工。聚乳酸的合成方法主要为内交酯开环聚合法和直接缩合聚合法，前者比较而言具有分子量高，机械性能好且无小分子水生成等优点。目前，聚乳酸主要面临着性能改性和成本降低的重要挑战。 关键词聚乳酸，开环聚合，缩合聚合 1引言 生物降解材料包括天然树脂和合成树脂，是由可再生资源人工合成制得的一种可降解高分材料，主要包括淀粉类以及聚酯类，其中聚酯类包括聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯、聚己内酯和聚丁二酸丁二醇酯等。 聚乳酸是一种用途广泛的生物降解高分子材料，具有良好的强度、通透性且易加工，并具有良好的生物相容性，对人体无毒无刺激，因此被广泛用于外科手术缝合线和骨折内固定材料及药物控释载体等生物医用材料，已经成为生物医用材料中最受重视的材料之一[1]。 2聚乳酸的概述 聚乳酸也称为聚丙交酯，属于聚酯家族，是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且可以再生。聚乳酸的生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，因此是理想的环保型高分子材料[1]。 2.1聚乳酸的性质 聚乳酸(PLA)为浅黄色或透明的物质；玻璃化温度为50～60℃，熔点170～180℃，密度约1.25g/cm3；不溶于水、乙醇、甲醇等，易水解成乳酸。
聚乳酸有三种立体构型：聚右旋乳酸(PDLA)，聚左旋乳酸(PLLA)和聚消旋乳酸(PDLLA)。PDLA和PLLA是两种具有光学活性的有规立体构型聚合物，25℃时比旋光度分别为+157°，-157°。Tg、Tm分别为58℃和215℃，熔融或溶液中均可结晶、结晶度可达60％左右。PDLLA是无定形非晶态材料，Tg为58℃，无熔融温度。 结晶性对PLA材料力学性能和降解性能(包括降解速率、力学强度衰减)的影响很大。PLA脆性高、冲击强度差。分子量增大，PLA的力学强度提高，作为成型制品使用的聚合物分子量至少要达到10万[2]。 2.2聚乳酸的主要优点 1)聚乳酸是一种生物可降解材料，使用可再生的植物资源(如玉米)所提供的淀粉原料聚合而成。淀粉原料经由发酵过程制成乳酸，再通过化学合成转换成聚乳酸。其具有良好的生物可降解性，能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，这对保护环境非常有利。 2)聚乳酸的物理性能良好，其具有良好的抗拉强度及延展度和热稳定性好，加工温度170～230℃，有好的抗溶剂性，可用多种方式进行加工，如挤压、纺丝、双轴拉伸，注射吹塑等各种加工方法，应用十分广泛。聚乳酸可用于民用的各种塑料制品、包装食品、快餐饭盒、无纺布、工业及民用布。 3)聚乳酸薄膜具有良好的透气性、透氧性及透二氧化碳性，它也具有隔离气味的特性。病毒及霉菌易依附在生物可降解塑料的表面，故有安全及卫生的疑虑，然而，聚乳酸是唯一具有优良抑菌及抗霉特性的生物可降解塑料。
聚乳酸合成
聚乳酸是由生物发酵生产的乳酸经人工化学合成而得的聚合物，但仍保持着良好的生物相容性和生物可降解性，具有与聚酯相似的防渗透性，同时具有与聚苯乙烯相似的光泽度、清晰度和加工性，并提供了比聚烯烃更低温度的可热合性，可采用熔融加工技术，包括纺纱技术进行加工。因此聚乳酸可以被加工成各种包装用材料，农业、建筑业用的塑料型材、薄膜，以及化工、纺织业用的无纺布、聚酯纤维、医用材料等等。 适合的加工方式有：真空成型、射出成型、吹瓶、透明膜、贴合膜、保鲜膜、纸淋膜，融溶纺丝等。 聚乳酸（PLA）的原料主要为玉米等天然原料，降低了对石油资源的依赖，同时也间接降低了原油炼油等过程中所排放的氮氧化物及硫氧化物等污染气体的排放。为了摆脱对日趋枯竭的石油资源的依赖，大力开发环境友好的可生物降解的聚合物，替代石油基塑料产品，已成为当前研究开发的热点。根据我国可持续发展战略，以再生资源为原料，采用生物技术生产可生物降解的聚乳酸（PLA）市场潜力巨大。将粮食产品深加工，生产高附加值的产品是实现跨越式经济发展的重大举措。 国内聚乳酸市场分析： 我国是一个生产塑料树脂材料及消费大国，年生产各类塑料制品近1900多万吨。大力开发生产对环境友好的EDP塑料制品，势在必行，这有益于减少石油基塑料制品所带来的环境污染和对不可再生石油资源的依赖及消耗。目前，国内有多家企事业单位从事“聚乳酸〔PLA〕”聚酯材料的研究及应用工作，国家和省及部委也将PLA开发项目列入“九五”、“十五”、“863”、“973”、《火炬计划》、《星火计划》、“十一五”和《国家中长期科学科技发展规划》重点科研攻关项目。但是，目前国内PLA产业化步伐缓慢，产品经过多年的研发仅有浙江海正集团和上海同杰良生物技术有限公司等较有实力的企事业单位较有成效，江阴杲信也开发了粒子，纤维和无纺布等产品，PLA聚酯材料主要依赖国外进口，由于PLA 原料进口价格比较昂贵，这也限制了PLA高分子材料在我国的应用和发展。 随着我国加入世贸组织，先进的生产技术和设备及新产品大量进入国内市场，这也促使国内一些企事业单位和集团公司及乳酸生产厂家着手建立PLA 产业，以国内丰富的资源优势和科研院校的技术优势及人力资源优势与国外PLA 产品抗衡，并使国内能顺利的形成以PLA产品为代表的消费市场，并且能够出口创汇。 经济学家及环保人士指出，在我国发展以高性能EDP材料作为治理环境污染措施之一，正在逐步取得政府的支持。国家已将EDP塑料列入国家优先发展高新技术产业重点领域（包装材料、农业应用材料、医用材料等），《中国21世纪议程》也将发展EDP塑料包装材料列入发展内容之一，生物质塑料正在推向市场、开拓市场，无论在农业用、包装用、日用、医用等领域都具有较大的市场潜力。 2005年中国塑料包装材料需求量将达到550万吨，按其中1/3为难以收集的一次性塑料包装材料和制品计算，其废弃物将达到180万吨；据农业部预测，2005年地膜覆盖面积将达1.7亿亩，所需地膜加上堆肥袋、育苗钵，农副产品保鲜膜、片、盒等需求量将达到120万吨；垃圾袋等一次性日用杂品、
PLA-聚乳酸简介
PLA-聚乳酸简介 聚乳酸，英文名称Polylactic acid 或者Polylactide，简称PLA，由生物发酵生产的乳酸经人工化学合成而得的热塑性聚合物，但仍保持着良好的生物相容性和生物可降解性。不象其他的树脂必须来源于石油，聚乳酸来源于可再生的象玉米、小麦、甘蔗等天然农作物，是一种完全绿色材料，近年来越来越受到全世界的关注。 聚乳酸是由生物发酵生产的乳酸经人工化学合成而得的聚合物，但仍保持着良好的生物相容性和生物可降解性。具有与聚酯相似的防渗透性，同时具有与聚苯乙烯相似的光泽度?清晰度和加工性。并提供了比聚烯烃更低温度的可热合性，可采用熔融加工技术，包括纺纱技术进行加工。因此聚乳酸可以被加工成各种包装用材料，像农业?建筑业用的塑料型材?薄膜，以及化工?纺织业用的无纺布?聚酯纤维等。而PLA的生产耗能只相当于传统石油化工产品的20%—50%，产生的二氧化碳气体则只为相应的50%。 聚乳酸有良好的机械性能及物理性能，适用于吹塑、热塑等各种加工方法，加工方便，应用十分广泛。可用于加工从工业到民用的各种塑料制品、包装食品、快餐饭盒、无纺布、工业及民用布。进而加工成农用织物、保健织物、抹布、卫生用品、室外防紫外线织物、帐篷布、地面垫等等，市场前景十分看好。 聚乳酸有良好的相溶性和可降解性，在医药领域应用也非常广泛，如可生产一次性输液用具、免拆型手术缝合线等，低分子量聚乳酸作药物缓释包装剂等。 聚乳酸是一种全新形态的塑料,它来源于自然循环再生的概念，一个和现今传统塑料正好相反的概念，它不是由有限的石化资源（石油）所制成，而是使用可再生的植物资源（如玉米）所提出的淀粉原料制成。淀粉原料可经由发酵过程制成乳酸，再通过化学合成转换成聚乳酸。90年代由葡萄糖转成乳酸的制造技术已有重大的突破，聚乳酸生产技术的改进降低了聚乳酸的生产成本。 PLA的合成和分子结构式： 聚乳酸的分解： 聚乳酸的分解有两个阶段：经水解反应分解之后再靠微生物分解。在自然环境中首先发生水解，然后，微生物进入组织物内，将其分解成二氧化碳和水。在堆肥的条件下（高温和高湿度），水解反应可轻易完成，分解的速度也较快。在不容易产生水解反映的环境下，分解过程是循序渐进的。传统石化原料会增加二氧化碳的释放，但聚乳酸不会有此现象，在分解过程中产生的二氧化碳，可再次被使用成为植物进行光合作用所需的碳原子。 聚乳酸的特性：聚乳酸除了有生物可降解塑料的基本的特性外，还具备有自己独特的特性。传统生物可降解塑料的强度、透明度及对气候变化的抵抗能力皆不如一般的塑料。聚乳酸和石化合成塑料的基本物性类似，也就是说，它可以广泛地用来制造各种应用产品。聚乳酸也拥有良好的光泽性和透明度，和利用聚苯乙烯所制的薄膜相当，是其它生物可降解产品无法提供的。