中國粉體網(wǎng)訊
一、PLA基本性質(zhì)
PLA單體為乳酸，乳酸一般為含淀粉玉米、小麥、稻谷、紅薯、馬鈴薯和甜菜的農(nóng)作物為原料發(fā)酵而成。PLA無毒，與生物相容性良好，力學(xué)性能、韌性、耐熱性優(yōu)良，透明程度高，同時對水蒸氣和氧氣的透過性高。PLA主要應(yīng)用在生活、農(nóng)林環(huán)保、紡織、復(fù)合材料、組織工程和3D打印材料等領(lǐng)域。
生態(tài)循環(huán)示意圖 圖片來源：浙江海正
二、生物降解原理
生物降解是一系列的復(fù)雜過程，首先為聚合物材料在外界環(huán)境下碎裂成較小尺寸形狀(崩解和生物破碎)。然后是解聚，即聚合物大分子被分解成較低分子量的低聚物、二聚體和單體。解聚產(chǎn)物被微生物作為碳源用來生產(chǎn)能源、生物量和各種初級和次級代謝物等。最后為礦化階段，這一階段這些代謝物被完全氧化并轉(zhuǎn)化為二氧化碳、氮氣、甲烷、水和不同鹽類。
需氧條件塑料生物降解機(jī)理示意圖
三、PLA物理改性技術(shù)
1共混改性
通過機(jī)械共混的方式來提升PLA材料的力學(xué)性能是PLA改性過程中較為廣泛使用的方式之一，PLA常用的共混改性物質(zhì)包括Cs、肝素、羥基磷灰石、聚乙烯、熱塑性生物降解塑料等。
共混改性能夠方便快捷地對PLA進(jìn)行功能化的融合改性，常用于其韌性、機(jī)械強(qiáng)度以及生物相容性的性能改良。
2增塑改性
大量研究表明，在PLA混溶過程中加入一定量高沸點、低揮發(fā)性的小分子量物質(zhì)，可以改善PLA的力學(xué)性能和加工性能，常采用的PLA增塑劑包括檸檬酸酯類增塑劑、PEG和乳酸低聚物等。
3復(fù)合改性
復(fù)合改性可以在保留PLA優(yōu)良降解性能的同時，實現(xiàn)其力學(xué)性能的增強(qiáng)、親水性能的改良，以及賦予其本身不具備的其他性能特征，進(jìn)而拓寬功能化改性PLA材料的應(yīng)用領(lǐng)域。
目前常見的PLA基復(fù)合材料包括PLA/無機(jī)復(fù)合材料、PLA/Cs復(fù)合材料、PLA/合成高分子復(fù)合材料以及其他多組分復(fù)合材料等。
四、PLA產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
1國外
美國NatureWorks公司以發(fā)酵玉米中的葡萄糖工藝技術(shù)生產(chǎn)PLA，產(chǎn)能已達(dá)15萬t/a。
荷蘭TotalCorbion公司是全球最大的乳酸及其衍生物供應(yīng)商，并已在泰國建成7.5萬t/a的PLA生產(chǎn)線。
UhdeInventa-FischerGmbH(伍德-伊文達(dá)菲瑟)公司開發(fā)的聚乳酸成套技術(shù)PLAneo®(發(fā)酵乳酸以及純凈化-合成聚乳酸)具有一體化優(yōu)勢。
美國NatureWorks的PLA生產(chǎn)流程示意圖
2國內(nèi)
中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所與浙江海正生物材料股份有限公司從2000年開始合作，于2008年建成了國內(nèi)第一條PLA中試生產(chǎn)線，
目前，浙江海正已是國內(nèi)產(chǎn)業(yè)化規(guī)模最大的PLA企業(yè)，生產(chǎn)擠片、注塑、吸塑、紡絲、雙向拉伸膜、吹膜等不同加工用途的產(chǎn)品。
哈爾濱市威力達(dá)公司與烏德—伊文達(dá)—菲瑟爾(UIF)公司就合作建設(shè)世界第二大聚乳酸生產(chǎn)基地的技術(shù)引進(jìn)取得了實質(zhì)性進(jìn)展。
威力達(dá)公司擁有先進(jìn)的生產(chǎn)裝置和生產(chǎn)線，所生產(chǎn)的玉米變性淀粉、葡萄糖等產(chǎn)品成為聚乳酸的生產(chǎn)原料。產(chǎn)能方面，每年可生產(chǎn)聚乳酸1萬噸，可轉(zhuǎn)化玉米3萬噸。
此外，2020年9月安徽豐原集團(tuán)50萬噸乳酸項目開工，10年內(nèi)將達(dá)到300萬噸PLA生產(chǎn)線，2025年P(guān)LA加工能力將達(dá)到1000萬噸。2021年金發(fā)科技PLA3萬噸/年，6萬噸/年P(guān)ABT項目相繼投產(chǎn)。
3國內(nèi)外部分PLA生產(chǎn)企業(yè)
國內(nèi)方面，浙江海正、吉林中糧、江蘇允友成、恒天長江、深圳光華偉業(yè)、安徽豐原集團(tuán)、河南金丹、馬鞍山同杰良、百盛科技、江蘇森達(dá)、濟(jì)南凱風(fēng)、五糧液集團(tuán)、武漢三江航天固德、山東富欣、山東壽光巨能金玉米、河南永樂、河南龍都天仁、浙江友誠、東部灣（上海）、山東泓達(dá)、山東同邦等。
國外方面，美國NatureWorks、荷蘭TotalCorbion、德國UhdeInventa‐Fischer、意大利Snamprogetti、芬蘭Hycail、日本武藏野化學(xué)（中國）有限公司等。
結(jié)語
2021年，“限塑令”升級為“禁塑令”，不可降解塑料袋、一次性塑料餐具等制品將逐漸退出，隨之而來的是可降解塑料市場需求快速增長�！笆奈濉逼陂g生物降解塑料產(chǎn)能快速提升，大批生產(chǎn)裝置正在建設(shè)或者計劃建設(shè)中，生物降解塑料的生產(chǎn)將逐步大規(guī)模工業(yè)化以緩解供應(yīng)緊張的局面。
參考來源
孫浩程，等：生物基可降解塑料物理改性研究進(jìn)展，中國石油化工股份有限公司大連石油化工研究院
刁曉倩，等：生物降解塑料應(yīng)用及性能評價方法綜述，北京工商大學(xué)
孫明超，等：聚乳酸功能化改性研究進(jìn)展，青島大學(xué)
汪曉鵬，等：綠色生物降解塑料聚乳酸的研究進(jìn)展，甘肅省輕工研究院有限責(zé)任公司
霍艷苓，等：生物降解塑料產(chǎn)業(yè)發(fā)展相關(guān)研究，山東亞新塑料包裝有限公司
紀(jì)曉寰，等：生物可降解聚酯的技術(shù)進(jìn)展和應(yīng)用前景
