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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主要應用在生活、農(nóng)林環(huán)保、紡織、復合材料、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理示意圖

三、PLA物理改性技術(shù)

1共混改性

通過機械共混的方式來提升PLA材料的力學性能是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進行功能化的融合改性，常用于其韌性、機械強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復合改性

復合改性可以在保留PLA優(yōu)良降解性能的同時，實現(xiàn)其力學性能的增強、親水性能的改良，以及賦予其本身不具備的其他性能特征，進而拓寬功能化改性PLA材料的應用領(lǐng)域。

目前常見的PLA基復合材料包括PLA/無機復合材料、PLA/Cs復合材料、PLA/合成高分子復合材料以及其他多組分復合材料等。

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15萬t/a。

荷蘭TotalCorbion公司是全球最大的乳酸及其衍生物供應商，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)

中國科學院長春應用化學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。

哈爾濱市威力達公司與烏德—伊文達—菲瑟爾(UIF)公司就合作建設世界第二大聚乳酸生產(chǎn)基地的技術(shù)引進取得了實質(zhì)性進展。

威力達公司擁有先進的生產(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50萬噸乳酸項目開工，10年內(nèi)將達到300萬噸PLA生產(chǎn)線，2025年P(guān)LA加工能力將達到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、河南金丹、馬鞍山同杰良、百盛科技、江蘇森達、濟南凱風、五糧液集團、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、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（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。“十四五”期間生物降解塑料產(chǎn)能快速提升，大批生產(chǎn)裝置正在建設或者計劃建設中，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：生物降解塑料應用及性能評價方法綜述，北京工商大學

孫明超，等：聚乳酸功能化改性研究進展，青島大學

汪曉鵬，等：綠色生物降解塑料聚乳酸的研究進展，甘肅省輕工研究院有限責任公司

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

紀曉寰，等：生物可降解聚酯的技術(shù)進展和應用前景