聚乳酸
第五节聚乳酸纤维
近年来，随着以石油为原料的塑料、橡胶及纤维工业的迅速发展，地球上能源存储量日趋减少、环境污染问题愈来愈严重，各国都在考虑可持续发展和环境保护问题。如何解决这些污染并开发出可自然降解的新型纤维材料已经成为近年来世界各国的重要研究目标。其中，以聚乳酸为原料加工而成的可降解纤维材料尤其引人关注。
一、聚乳酸纤维概述
（一）聚乳酸纤维简介
聚乳酸纤维又称玉米纤维，它是由玉米等谷物原料经过发酵、聚合、纺丝制成的。在其生产过程中，首先将玉米中的淀粉提炼成植物糖，再将植物糖经过发酵形成乳酸，乳酸再经过聚合生成高性能的乳酸聚合物，最后将这种聚合物经过熔体纺丝等纺丝方法制成聚乳酸纤维。
聚乳酸( Polylactic Acid)，简称PLA，化学结构式为：
聚乳酸(PLA)
它是一种以乳酸为主要原料的高分子聚合物。聚乳酸由乳酸合成，而乳酸的原料是所有碳水化合物富集的物质，如粮食(玉米、甜菜、土豆、山芋等)以及有机废弃物(玉米芯或其他农作物的根、茎、叶、皮、城市有机废物和工业下脚料等)。以涤纶为代表的合成纤维自问世以来，得到了快速的发展。然而，随着以石油为原料的合成纤维产量的快速增长，石油过度开采引起的能源枯竭，以及石油制品废弃物的不可自然降解性对环境造成了极大的威胁。从环保的观点出发，对生物可降解材料的研究和开发己变得非常迫切。聚乳酸纤维是一种性能较好的可生物降解纤维。在微生物的作用下，其废弃物会分解生成碳酸气体和水，它们在阳光下通过光合作用又会生成起始原料淀粉，而淀粉又是聚乳酸的原料（如图2-10），这实现了资源的可持续利用。用玉米等谷物原料加工聚乳酸产品对综合利用资源，减少环境污染具有重要的意义和价值。
图2-10 聚乳酸纤维的可持续应用
（二）聚乳酸纤维的形态结构
图2-11和图2-12为聚乳酸纤维的横截面形态和纵向表面形态。聚乳酸纤维横截面为近似圆形且表面存有斑点，而聚乳酸纤维纵面存在无规律的斑点及不连续性条纹，这些无规律的斑点及不连续性条纹形成的原因主要是由于聚乳酸存在着大量的非结晶部分，在水、细菌、氧气的存在下，可以进行较快的分解而形成的。
图2-11 聚乳酸纤维的横截面图2-12 聚乳酸纤维的纵向（三）聚乳酸纤维生产工艺
乳酸经聚合反应得到聚乳酸，聚乳酸再经纺丝加工生成聚乳酸纤维。（1）乳酸的合成
乳酸的生产工艺路线有两种，一是石油原料的合成法，另一种是发酵法。发酵法是以含淀粉的玉米、小麦、黑麦、稻谷、红薯、土豆以及甜菜等农作物为原料，采用连续发酵或间歇发酵两种发酵工艺制取乳酸。发酵法生产成本远远低于合成法，再加上原料来源广泛，原料的利用率和转化率高等原因，因而被各国生
产厂家普遍采用。目前我国国内的生产以发酵法居多。
（2）聚乳酸的合成
聚乳酸的合成方法通常有两种，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。
①丙交酯开环聚合
首先由乳酸经脱水环构化制得丙交酯：
乳酸丙酯
由丙内酯经开环聚合制得聚丙内酯（即聚乳酸，简称PLA）：
丙酯聚乳酸（PLA）
其生产工序为：第一步将乳酸脱水环化制成丙交酯；第二步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，也是制备聚乳酸的关键。这种方法可制得高分子量的聚乳酸，可以较好地满足成纤聚合物和骨固定材料等的要求，因此是当今生产聚乳酸的主要方法。
②乳酸直接聚合
乳酸聚乳酸（PLA）由精制的乳酸直接进行聚合，是制备聚乳酸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，使应用受到一定的限制。
（3）聚乳酸的纺丝
聚乳酸的纺丝可采用溶液纺丝和熔融纺丝两种方法来实现。
①溶液纺丝法制备聚乳酸纤维
溶液纺丝主要采用干纺-热拉伸工艺，纺丝原液的制备一般采用二氯甲烷或甲苯作溶剂。针对不同分子质量的聚乳酸，选用不同的溶剂。二氯甲烷和三氯甲烷适用于分子质量低一些的聚乳酸纺丝过程，而甲苯是分子质量高一些的聚乳酸的良好溶剂。该法优点是制得纤维的机械性能优于熔融纺纤维。在溶液中，链的缠结比熔体中要低得多，因此该法制得的初生纤维显示出高的拉伸性能；而且溶液纺丝通常在相对低的温度下进行，热降解少，因此通过干纺和热拉伸过程可制得强度较高的聚乳酸纤维。溶液纺丝的缺点是工艺较为复杂，溶剂回收难，纺丝环境恶劣。同时所采用的溶剂有毒，需经特殊处理才能适合于医疗卫生的要求，致使其最终产品的成本更高，从而限制了其应用。到目前为止采用溶液纺丝制备聚乳酸纤维还停留在实验室阶段，还未有商业化生产报道。
②熔体纺丝法制备聚乳酸纤维的工艺流程
熔融纺丝法可用生产涤纶的熔融纺丝工艺，如高速纺丝一步，纺丝-拉伸二步法。目前，熔融纺丝法生产聚乳酸纤维的工艺和设备正在不断改进和完善，已成为聚乳酸纺丝加工的主流。
（四）聚乳酸纤维研究现状
最早以玉米为原料的纤维生产于1948年，产品名为“维卡拉”，是玉米蛋白质纤维，由美国维吉尼亚—卡里罗来纳化学公司于1948 年至1957 年批量生产。聚乳酸的研究和开发历史则可以追溯到20 世纪30 年代，当时美国杜邦公司的著名高分子化学家Carotbers首次用乳酸以真空加热方式生产出一种低分子量的玉米聚乳酸酯。之后在1948年美国维吉尼亚卡罗来纳化学公司利用玉米残渣提取玉米醇熔蛋白质，生产出Vicara 纤维；1962年美国Cyanamid 公司利用聚乳酸酯制成性能优异的可吸收缝合线等。由于受早期科技水平的制约，上述研制出的各种聚乳酸酯纤维因强度低、物理机械性能差、达不到纺织纤维的基本要求，均未能实现工业化生产。1997年，美国两家大公司Dopolymers 与Cargill 合作，联合开发了聚乳酸酯树脂和聚乳酸酯纤维，生产的聚乳酸酯现已成为钟纺、尤尼
吉卡、三菱树脂等大厂的纤维原料，开创了聚乳酸酯纤维的工业化发展阶段。
随后日本钟纺公司和尤尼吉卡公司、美国的杜邦公司等先后成功开发出聚乳酸酯纤维。此外，日本的尤尼吉卡和仓敷公司也相继使用CDP 公司的PLA 聚合物纺制长丝、短纤或用纺粘法生产非织造布产品。2002年4月在瑞士日内瓦举办的非织造布贸易展览会上，日本大阪的纤维生产商Kanebo Gohsen有限公司作了有关PLA纤维的报告。该公司目前的生产能力为700t/年，并可能根据发展的需求扩大生产规模。德国Inventa Fscherwc公司的年产3000t 聚乳酸中试实验装置也已获得成功，并着手进行年产1万t的生产线的开发。
中国的聚乳酸工业起步较晚。1987年前后,上海工业微生物研究所、江苏省微生物研究所、天津工业微生物研究所等开展了发酵法聚乳酸的研究。我国研制聚乳酸纤维的有南开大学、浙江省医学科学院、东华大学、华南理工大学、中国科学院长春应用化学研究所等。东华大学承担的中国石油化工股份有限公司的项目“聚乳酸的合成方法及纤维制备工艺”2003年7月通过了中国石化集团公司的技术鉴定。经中国化纤工业协会化纤产品检测中心测定，项目制备的拉伸纤维断裂强度达4.0cN/dtex，拉伸模量达62.3cN/dtex，断裂伸长为31%；经国家教育部东华大学纺织检测中心测定，热定型纤维断裂强度达 3.79cN/dtex，拉伸模量达51.3cN/dtex，断裂伸长为23.5%，达到了国际先进水平。
但从总体上来说我国的聚乳酸纤维的研究基本上还处于研发引进阶段，国内使用的聚乳酸酯纤维大多是从美国、日本和台湾进口的，国内仅有少量生产。2002年上海华源股份有限公司与美国CDP公司合作，成为国内第一家实现工业化开发聚乳酸酯产品的化纤企业。
二、聚乳酸纤维性能
（一）聚乳酸纤维的物理性能
聚乳酸纤维是新一代环保型纤维，具有很多优越的性能。表2-16为聚乳酸纤维与聚酯、锦纶纤维的物理性能比较。由表可知，(1) 聚乳酸纤维的密度介于聚酯和锦纶之间，比棉、丝、毛等密度小，说明聚乳酸纤维具有较好的膨松性，制成的服装比较轻盈；(2) 聚乳酸纤维的强度较高，达到310～415 cN/ dtex，接近合成纤维；(3)聚乳酸纤维的断裂伸长率在30 %～50 %，远高于聚酯和锦纶，会给后道织造工序带来相当的难度；(4)纤维模量小(与锦纶相近)，属于高强、中
伸、低模型纤维。杨氏模量可以表征纤维的硬度，杨氏模量高，纤维发硬；杨氏模量低，则纤维柔软。因此聚乳酸纤维制成的织物手感柔软、悬垂性很好；(5) 聚乳酸纤维与聚酯纤维具有相似的耐酸碱性能，这是由其大分子结构决定的。
表2-16 聚乳酸、聚酯、锦纶纤维性能比较
项目聚乳酸纤维聚酯纤维锦纶纤维密度/g·cm-3 1.27 1.38 1.14
断裂强度/cN·dtex-1 3.0~4.5 4.0~4.9 4.0~5.3
断裂伸长率/% 30~50 25~30 25~40
玻璃化温度/℃57 70 40 熔点/℃175 260 215
杨氏模量/kg·mm-2400~600 1100~1300 300 耐酸碱性耐酸不耐碱耐酸不耐碱耐碱不耐酸
聚乳酸纤维和常用纤维弹性回复率比较见表2-17。由表可以看出，聚乳酸纤维在小变形时弹性回复率比锦纶还要好。即使变形在10%以上，纤维的弹性回复率也锦纶以外的纤维高很多。聚乳酸纤维抗皱性好，非常适合做运动衣。
表2-17 聚乳酸纤维和常用纤维弹性回复率比较
应变
聚乳酸
回复率(%)
棉纤维
回复率(%)
涤纶
回复率(%)
粘胶
回复率(%)
羊毛
回复率(%)
锦纶
回复率(%)
2% 99.2 75.0 88.0 82.0 99．0 ——5% 92.6 52.0 65.0 32.0 69.0 89.0 10% 63.9 23.0 51.0 23.0 51.0 89.0
由于聚乳酸纤维是一种高结晶性、高取向性和高强度的纤维，它的物理性能介于聚酯纤维和锦纶之间。在服用性能方面，聚乳酸纤维具有更好的手感和悬垂性，比重较轻，有较好的卷曲性和保型性。聚乳酸纤维无需特别的装置和操作，可用常规的工艺进行加工处理。它和化纤一样，可加工成长丝、短纤维、单丝、非织造布以及编织物、带子、缆绳等多种制品。
（二）聚乳酸纤维的生物降解性能
聚乳酸纤维可降解的根本原因是聚合物上酯键的水解。一般认为，其末端羧基对其水解起催化作用，降解过程从无定型区开始。水解速率不仅与聚合物的化学结构、分子量、形态结构及样品尺寸有关，而且依赖于外部水解环境，如微生物的种类及其生长条件、环境温湿度、pH值等。
在正常的温度和湿度条件下，聚乳酸及其制品是极其稳定的，但在一定的环境和条件下，聚乳酸则可以分解成二氧化碳和水。降解的方法有以下几种：
①堆肥降解(也称混合肥中分解)。这种堆肥条件的温度为60℃，相对湿度为90%，
其降解的主要机理是水解，通过温度来催化，然后由细菌对残留碎屑进行蚕食。
②聚乳酸纤维被埋入土中2~3年后，强度会消失。如果与其他有机废弃物一同掩埋，几个月内便会分解。
③活性污泥中降解。主要是通过大量存在的细菌，使聚乳酸急速分解，一般只需1-2个月，制品强力全部丧失。
④海水浸渍降解。其原理同土地埋入法相似。
另外，在聚合物中通过添加组分进行共聚可加速或减缓这种降解。聚乳酸纤维的自然降解不会给环境带来污染，燃烧时燃烧气中几乎没有NO x，因此聚乳酸纤维是一种环保材料。
（三）聚乳酸纤维的吸湿快干和保暖性能
从表2-18可以看出聚乳酸纤维的回潮率0.4%～0.6%，比大多数天然纤维和合成纤维(除涤纶外) 都低，吸湿性能较差，疏水性能较好。但纤维具有独特的芯吸作用，织物具有良好的导湿快干功能。此外，纤维还具有良好的保暖性。这使聚乳酸纤维可以根据不同季节发挥不同的功能。冬天穿用时，保温性比棉及聚酯纤维高20%以上（经热传导率试验）；夏天穿用聚乳酸纤维织物时，透湿性、水扩散性优异，吸汗快干，可通过水气蒸发迅速带走体热，感觉凉爽。
表2-18 聚乳酸纤维与其它纤维的回潮率比较
聚乳酸纤维涤纶纤维锦纶纤维回潮率（%）0.4~0.6 0.31 3.17
（四）聚乳酸纤维的安全性
聚乳酸纤维表面为弱酸性，其pH值在6.0～6.5，而健康人体的皮肤亦呈弱酸性。因此，聚乳酸纤维与弱酸性的皮肤相容性好。同时，人在运动时体内的糖变成能量，并在体内(肌肉)形成了乳酸。说明人体本身能接受乳酸，以乳酸为原料的聚乳酸纤维是安全的材料。聚乳酸纤维汗衫已经由日本产业皮肤卫生协会实验确认其安全性。试验表明，不用特别加工聚乳酸纤维就能在表面形成自然、平稳的抗菌环境，黄色葡萄球菌等难以繁殖。
（五）聚乳酸纤维的可燃性
聚乳酸纤维与其他常用纤维的燃烧性能见表2-19，聚乳酸纤维在燃烧过程中只有轻微的烟雾释出，发烟量很小，烟气中不存在有害气体；燃烧放热量小，燃烧热是聚乙烯、聚丙烯的1/3左右。虽然它不是阻燃纤维，但与涤纶等相比，自
熄时间短，火灾危险性小。它的极限氧指数是常用纤维中最高的，已接近于国家标准对阻燃纤维极限氧指数28%～30%的要求。
表2-19 聚乳酸纤维的燃烧性能
指标聚乳酸纤维聚酯纤维棉极限氧指数/% 24~26 20~22 16~17
发烟量/m3·kg-1 53 379 62
燃烧生热/MJ·kg-122 38 17 自熄时间/min 2.28 6.20 4.50
（六）聚乳酸纤维的抗紫外线性能
聚乳酸纤维及其织物不吸收紫外线，在紫外线长期照射下，其强度和伸长的影响均不大。实验发现，聚乳酸纤维在室外暴晒500h后，强度仍可保留55%左右。
（七）聚乳酸纤维的染色性能
聚乳酸纤维与涤纶都含聚酯成分，其染色性能类似。分散染料可以对聚乳酸纤维着色。但聚乳酸纤维的形态及超分子结构与涤纶纤维有所不同，故染色性能和染色工艺与涤纶有一定的差异。
PLA纤维也存在一些缺点。例如，耐磨性较差，影响了它在高性能服装领域的应用；熔点较低，这也限制了它在高温环境下的应用。
三、聚乳酸纤维的开发利用
由于聚乳酸纤维的力学性能优良、热稳定性好，比较轻，染色性好，有生物相容性，因此用途十分广泛。聚乳酸纤维可制成复丝、单纤、短纤维、假捻变形丝、机织物和非织造布等。聚乳酸纤维目前的用途主要为医用和服装用等领域。在医疗方面，用聚乳酸纤维做手术缝合线，既能满足缝扎强度的需要，又能被人体缓慢分解吸收，免除了病人拆线的麻烦和痛苦。经过拉伸的高分子量聚乳酸材料，或聚乳酸纤维增强的复合材料，不仅可以作为骨结合部固定材料，而且可以作为组织缺损部补强材料。聚乳酸纤维还可以用做绷带、纱布、脱脂棉、妇女卫生巾、婴儿尿布等。
在服装方面, 聚乳酸纤维可制成纱线、织物、编织物、非织造布等，具有良好的可染性和生物相容性，制成的织物有丝般的光泽和手感；不刺激皮肤，对人体健康；有优异的悬垂性和很好的滑爽性，穿着舒适，尤其适合于内衣和运动衣。在日本，已经有背心等服装和其他聚乳酸制品(如食品包装袋, 圆珠笔杆等) 问
世。聚乳酸纤维还可以应用于农业、林业、渔业、土木、建筑、造纸等领域。在土木工程中用作网、垫子、沙袋等；在种植业中作养护薄膜等；在农业、林业中作播种织物、薄膜、防虫防兽害盖布、防草袋等；在渔业中作鱼网、渔具、钓鱼线等。随着人们对环境保护的日益重视和聚乳酸纤维应用领域的不断拓展，聚乳酸纤维必将成为21世纪重点开发的纺织材料之一。
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完全生物降解材料聚乳酸的改性及应用
完全生物降解材料聚乳酸的改性及应用 1、聚乳酸 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。PLA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。 1.1聚乳酸的制备 目前聚乳酸的生产和制备主要有两条路线:(1)间接法即丙交酯开环聚合法(ROP法);(2)直接聚合法(PC法)。两类方法皆以乳酸为原料。丙交酯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2丙交酯,丙交酯再开环聚合得到聚乳酸,此方法中要求高纯度的丙交酯。直接法使用高效脱水剂使乳酸或其低聚物分子间脱水,以本体或溶液聚合的方式制备聚乳酸。 1.2聚乳酸的基本性质 由于乳酸具有旋光性,因此对应的聚乳酸有三种:PDLA、PLLA、PDLLA(消旋)。常用易得的是PDLLA和PLLA,分别由乳酸或丙交酯的消旋体、左旋体制得。 聚乳酸(PLA)是一种真正的生物塑料,其无毒、无刺激性,具有良好的生物相容性,可生物分解吸收,强度高,不污染环境,可塑性好,易于加工成型。由于聚乳酸优良的生物相容性,其降解产物能参与人体代谢,已被美国食品医药局(FDA)批准,可用作医用手术缝合线、注射用胶囊、微球及埋植剂等。 同时聚乳酸存在的缺点是:(1)聚乳酸中有大量的酯键,亲水性差,降低了它与其它物质的生物相容性;(2)聚合所得产物的相对分子量分布过宽,聚乳酸本身为线型聚合物,这都使聚乳酸材料的强度往往不能满足要求,脆性高,热变形温度低(0146MPa负荷下为54℃),抗冲击性差;(3)降解周期难以控制;(4)价格太贵,乳酸价格以及聚合工艺决定了PLA的成本较高。这都促使人们对聚乳酸的改性展开深入的研究。
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，
聚乳酸项目建议书
聚乳酸项目 建议书 规划设计/投资分析/产业运营
摘要 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。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。 该聚乳酸项目计划总投资3273.76万元，其中：固定资产投资2547.14万元，占项目总投资的77.80%；流动资金726.62万元，占项目总投资的22.20%。 达产年营业收入7235.00万元，总成本费用5573.14万元，税金及附 加62.06万元，利润总额1661.86万元，利税总额1953.14万元，税后净 利润1246.39万元，达产年纳税总额706.74万元；达产年投资利润率 50.76%，投资利税率59.66%，投资回报率38.07%，全部投资回收期4.13年，提供就业职位132个。 报告根据项目产品市场分析并结合项目承办单位资金、技术和经济实 力确定项目的生产纲领和建设规模；分析选择项目的技术工艺并配置生产 设备，同时，分析原辅材料消耗及供应情况是否合理。 由于聚乳酸作为生物新材料应用前景的日益看好，近年国内一些玉米 深加工企业和生物化工企业开始投资进入聚乳酸行业，2018年末，浙江海正生物材料股份有限公司及中粮生化能源(榆树)有限公司等PLA生产线的 建设，2018年国内PLA年设计生产能力近13万吨。2019年产能大约在
14.9万吨左右，产量在13.9万吨左右，但受制于技术因素，目前国内企业用于生产聚乳酸的原材料——丙交酯仍主要从国外进口，生产成本较高，已成为制约国内聚乳酸产业发展的瓶颈。 报告主要内容：项目概论、背景和必要性研究、市场调研预测、产品及建设方案、项目选址分析、项目工程设计研究、工艺技术说明、环境影响说明、安全经营规范、项目风险性分析、节能评价、项目实施方案、项目投资情况、项目经营效益、项目评价结论等。
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，
聚乳酸生产制造项目投资分析报告
聚乳酸生产制造项目投资分析报告 规划设计/投资分析/实施方案
聚乳酸生产制造项目投资分析报告 由于聚乳酸作为生物新材料应用前景的日益看好，近年国内一些玉米深加工企业和生物化工企业开始投资进入聚乳酸行业，2018年末，浙江海正生物材料股份有限公司及中粮生化能源(榆树)有限公司等PLA生产线的建设，2018年国内PLA年设计生产能力近13万吨。2019年产能大约在14.9万吨左右，产量在13.9万吨左右，但受制于技术因素，目前国内企业用于生产聚乳酸的原材料——丙交酯仍主要从国外进口，生产成本较高，已成为制约国内聚乳酸产业发展的瓶颈。 该聚乳酸项目计划总投资21036.78万元，其中：固定资产投资16916.78万元，占项目总投资的80.42%；流动资金4120.00万元，占项目总投资的19.58%。 达产年营业收入31259.00万元，总成本费用24479.90万元，税金及附加348.32万元，利润总额6779.10万元，利税总额8062.47万元，税后净利润5084.33万元，达产年纳税总额2978.15万元；达产年投资利润率32.22%，投资利税率38.33%，投资回报率24.17%，全部投资回收期5.64年，提供就业职位669个。
报告根据项目建设进度及项目承办单位能够提供的资本金等情况，提出建设项目资金筹措方案，编制建设投资估算筹措表和分年度资金使用计划表。 ...... 聚乳酸系乳酸单体经脱水缩聚所形成的高分子聚合物，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、环境友好性、良好的力学性能及易于加工成形等优点，在生物医用高分子、纺织行业、农用地膜和包装等行业具有广阔的应用前景。
聚乳酸的基本性质与改性研究
增加其力学强度，同时使降解速度减缓。PLA在高热下不稳定，即使低于熔融温度下加工也会使分子量下降较大。但随分子量升高，材料在加工中的降解速度也会变慢。 PLA具有良好的生物相容性，在生物体内PLA分解成乳酸，经生物酶的分解生成CO2和H2O，从体内排出。临床试验未发现有严重的急性组织反应和毒理反应，但PLLA仍有可能导致一些无菌性炎症反应。如用PLA材料做颧骨固定术后3年会产生无痛的局域肿块，皮下组织也出现降解缓慢的 结晶PLA颗粒，而引发噬菌作用。研究无法确定产生组织反应的真正原因，但PLA降解后产生小颗粒是无菌性炎症反应出现的根本原因。植入部位不同也决定了组织反应类型和强度，植入皮下PLA时炎症发生率偏高，在髓 内固定组织吞噬细胞较少，则反应发生率较低。 PLA是一种完全生物降解的热塑性高分子，具有良好的机械性能，透明性和生物相容性，广泛应用于生物医药行业中。PLA还具有较高的拉伸强度、压缩模量，但PLA还具有取多缺点。具有光学活性的PLA，结晶度较高，降解周期长，脆性大，而消旋PLA强度差，质硬而韧性较差，缺乏柔性和弹性，极易弯曲变形；另外，PLA的化学结构缺乏反应性官能基团，也不具有亲水性，降解速度需要控制。为了改善产品的脆性，调节其生物降解周期，更好地拓宽其应用面，各国研究者纷纷致力于PLA的改性事业。通过对PLA进行增塑、共聚、共混、分子修饰、复合等改性方法可实现对PLA的降解性能、亲水性及力学性能的改进，还可获得成本低廉的产品，从而更好地满足在医
学领域或环保方面的应用需求。 1.2 PLA热力学特性 PLA中碳原子为手性碳原子，因此PLA可分为左旋、右旋和内消旋等种类。其中非立体异构PLA的玻璃化转变温度由共聚单体的性能和聚合度决定。PLA立体异构体共聚物的Tg一般在60℃，与乳酸含量多少无关。 PLA的熔点与聚合物的分子量大小、光纯度、结晶程度等有关。共聚单体纯度也影响合成PLA的熔点。一般情况下，光纯度较高的PLLA的熔点较高，可到180℃，随D型乳酸增大后，合成的内消旋PLA的熔点有明显下降趋势，比如当内消旋异构体含量为2%，Tm下降至160℃，含量升至15%时，熔点降低至127℃。 但当PLLA和PDLA以1:1的比例混合后,形成外消旋PLA,其熔点可提高至230℃。因为混合物中PLLA和PDLA之间发生明显的立体络合，无定形区的链节之间之间相互作用导致该区域高密度的链堆砌，结构更加紧密，导致Tg升高。 1.3 PLA的热稳定性 同PET一样，由于PLA分子链中主要为羟基和羧基脱水缩合形成的酯键，化学活化能低，在高温下易发生化学键断裂反应，使分子量降低。特别是在有水分子存在的情况下，易发生水解反应，使PLA降解速度加快。有实验显示PLA在干燥条件下起始失重温度为285℃，但未经干燥的PLA的起始失重温度降低至260℃。因此在生产过程中水分对PLA的影响不可忽视，
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
聚乳酸生产加工项目策划方案
聚乳酸生产加工项目 策划方案 投资分析/实施方案
承诺书 申请人郑重承诺如下： “聚乳酸生产加工项目”已按国家法律和政策的要求办理相关手续，报告内容及附件资料准确、真实、有效，不存在虚假申请、分拆、重复申请获得其他财政资金支持的情况。如有弄虚作假、隐瞒真实情况的行为，将愿意承担相关法律法规的处罚以及由此导致的所有后果。 公司法人代表签字： xxx科技公司（盖章） xxx年xx月xx日
项目概要 20世纪80年代，我国约有50多家小型乳酸厂，数年来，随着市场竞 争逐渐淘汰至10家左右，年产能合计约20万吨。根据市场调研机构IHSMarkit的统计，2018年我国国内乳酸市场保持持续增长，乳酸产量为12.1万吨，进口量0.80万吨，出口量4.52万吨，表观消费量为8.38万吨。 由于聚乳酸作为生物新材料应用前景的日益看好，近年国内一些玉米 深加工企业和生物化工企业开始投资进入聚乳酸行业，2018年末，浙江海 正生物材料股份有限公司及中粮生化能源(榆树)有限公司等PLA生产线的 建设，2018年国内PLA年设计生产能力近13万吨。2019年产能大约在 14.9万吨左右，产量在13.9万吨左右，但受制于技术因素，目前国内企业用于生产聚乳酸的原材料——丙交酯仍主要从国外进口，生产成本较高， 已成为制约国内聚乳酸产业发展的瓶颈。 该聚乳酸项目计划总投资19868.07万元，其中：固定资产投资16372.28万元，占项目总投资的82.40%；流动资金3495.79万元，占 项目总投资的17.60%。 达产年营业收入28753.00万元，总成本费用22991.60万元，税 金及附加334.89万元，利润总额5761.40万元，利税总额6890.97万元，税后净利润4321.05万元，达产年纳税总额2569.92万元；达产
聚乳酸的基本性质与改性研究
PLA的基本性质与改性研究 1.1 物理性质[1,9] 无定形PLA的密度为1.248g/cm3，结晶PLLA的密度为1.290g/cm3,因此PLA的密度一般在两者之间。PLA为浅黄色或透明的物质，玻璃化温度约为55℃、熔点约175℃，不溶于水、乙醇、甲醇等，易水解成乳酸[6]。其性质如表1-1所示： 表1-1 PLA的基本性能 Table 1.1 The basic properties of PLA 性能PLLA PDLLA 熔点/℃170-190 <170 玻璃化转变温度/℃50~65 50~60 密度(g/cm3) 1.25~1.29 1.27 溶度参数(MPa0.5) 19~20.5 21.2 拉伸强度(kg/mm2) 12~230 4~5 弹性模量(kg/mm2) 700~1000 150~190 断裂伸长率(%) 12~26 5~10 结晶度(%) 60 / 完全降解时间(月) ＞24 12～16 乳酸有两种旋光异构体即左旋(L)和右旋(D)乳酸，聚合物有三种立体构型：右旋PLA(PDLA)、左旋PLA(PLLA)、内消旋PLA(PDLLA)。右旋PLA和左旋PLA是两种具有光学活性的有规立构聚合物，比旋光度分别为+157℃、-157℃。在熔融和溶液条件下均可形成结晶，结晶度高达60％左右。内消旋PLA是无定形非结晶材料，T g为58℃，由于内消旋结构打乱了分子链的规整度，无法结晶因此不存在熔融温度。纯的PLA为乳白色半透明粒子，PLA经双向拉伸加工可具有良好的表面光泽性、透明性、高刚性、抗油和耐润滑侵蚀性。 结晶性对PLA材料力学性能和降解性能(包括力学强度衰减、降解速率)的影响很大，PLA性脆、冲击强度差，特别是无定形非晶态的PDLLA力学强度明显低于晶态的PLLA，用特殊增强工艺制备的Φ3.2mmPLLA，PDLLA棒材的最大弯曲强度分别是270MPa和140 MPa，PLLA弯曲强度几乎是PDLLA的2倍。结晶也使降解速度变慢，研究称PDLLA 材料在盐水中降解时，分子量半衰期一般为3至10周，而PLLA由于结晶存在至少为20周。随分子量增大，PLA的力学强度也会随之提高，如PLA要想作为可使用的材料其分子量至少要达到10万左右。PLA材料的另一个突出优点是加工途径广泛，如挤出、纺丝、双轴拉伸等。在加工过程中分子取向不仅会大大增加其力学强度，同时使降解速
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。
聚乳酸项目投资计划书
聚乳酸项目 投资计划书 规划设计/投资分析/产业运营
聚乳酸项目投资计划书说明 20世纪80年代，我国约有50多家小型乳酸厂，数年来，随着市场竞 争逐渐淘汰至10家左右，年产能合计约20万吨。根据市场调研机构IHSMarkit的统计，2018年我国国内乳酸市场保持持续增长，乳酸产量为12.1万吨，进口量0.80万吨，出口量4.52万吨，表观消费量为8.38万吨。 该聚乳酸项目计划总投资14279.34万元，其中：固定资产投资 12145.27万元，占项目总投资的85.05%；流动资金2134.07万元，占项目 总投资的14.95%。 达产年营业收入16878.00万元，总成本费用12710.38万元，税金及 附加271.40万元，利润总额4167.62万元，利税总额5013.86万元，税后 净利润3125.72万元，达产年纳税总额1888.14万元；达产年投资利润率29.19%，投资利税率35.11%，投资回报率21.89%，全部投资回收期6.07年，提供就业职位275个。 报告目的是对项目进行技术可靠性、经济合理性及实施可能性的方案 分析和论证，在此基础上选用科学合理、技术先进、投资费用省、运行成 本低的建设方案，最终使得项目承办单位建设项目所产生的经济效益和社 会效益达到协调、和谐统一。 ......
报告主要内容：项目概述、背景及必要性研究分析、市场研究分析、产品规划方案、选址可行性分析、项目建设设计方案、项目工艺技术、项目环境保护分析、项目安全规范管理、投资风险分析、项目节能说明、进度方案、投资情况说明、项目经营效益分析、综合评价说明等。 由于聚乳酸作为生物新材料应用前景的日益看好，近年国内一些玉米深加工企业和生物化工企业开始投资进入聚乳酸行业，2018年末，浙江海正生物材料股份有限公司及中粮生化能源(榆树)有限公司等PLA生产线的建设，2018年国内PLA年设计生产能力近13万吨。2019年产能大约在14.9万吨左右，产量在13.9万吨左右，但受制于技术因素，目前国内企业用于生产聚乳酸的原材料——丙交酯仍主要从国外进口，生产成本较高，已成为制约国内聚乳酸产业发展的瓶颈。
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%。
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：
聚乳酸项目可行性报告
聚乳酸项目可行性报告 xxx有限责任公司
摘要 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。 认真贯彻执行“三高、三少”的原则。“三高”即：高起点、高水平、高投资回报率；“三少”即：少占地、少能耗、少排放。 该聚乳酸项目计划总投资14205.07万元，其中：固定资产投资 11623.08万元，占项目总投资的81.82%；流动资金2581.99万元，占项目 总投资的18.18%。 达产年营业收入17598.00万元，总成本费用13920.44万元，税金及 附加231.09万元，利润总额3677.56万元，利税总额4415.90万元，税后 净利润2758.17万元，达产年纳税总额1657.73万元；达产年投资利润率25.89%，投资利税率31.09%，投资回报率19.42%，全部投资回收期6.65年，提供就业职位353个。 项目概述、建设背景、产业研究分析、投资建设方案、项目建设地分析、项目工程设计研究、工艺说明、环境影响说明、安全卫生、项目风险
评价分析、项目节能方案分析、进度计划、投资计划方案、经济收益分析、项目结论等。
聚乳酸项目可行性报告目录 第一章项目概述 第二章项目承办单位基本情况第三章建设背景 第四章项目建设地分析 第五章项目工程设计研究 第六章工艺说明 第七章环境影响说明 第八章项目风险评价分析 第九章项目节能方案分析 第十章实施进度及招标方案第十一章人力资源 第十二章投资计划方案 第十三章经济收益分析 第十四章项目结论
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
聚乳酸的性能与工艺技术
聚乳酸 聚乳酸(PLA)是利用有机酸乳酸为原料生产的新型聚酯材料，具有胜于现有塑料聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等材料的优点，被产业界定为新世纪最有发展前途的新型包装材料，是环保包装材料的-颗明星，在未来-将有望代替聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等材料用于塑料制品，应用前景广阔。 聚乳酸的性能 聚乳酸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，用它制成的各种制品埋在土壤中6至12个月即可完成自动降解。它使用后的废物埋在土中或水中，可在微生物分解下生成碳酸气和水，它们在阳光下，通过光合作用又会生成起始原料淀粉。这样经过一个循环过程既能重新得到聚乳酸初始原料淀粉，又借助光合作用减少了空气中二氧化碳的含量。 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。进耐口工成农用织物、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。 聚乳酸有良好的相容性与可降解性，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，低子聚乳酸作药物缓释包装剂等。 聚乳酸还是一种低能耗产品，比以石油产品为原料生产的聚合物低30％～50％。预计在不可再生的石油资源枯竭期到来之前，石油及其衍生物市场价格暴涨，而可再生的产品必将成为全球范围的紧俏消费品。 聚乳酸的工业化生产 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。美国LLC公司生产聚乳酸工艺为：玉米淀粉经水解为葡萄糖，再用乳酸杆菌厌氧发酵，发酵过程用液碱中和生成乳酸，发酵液经净化后，用电渗析工艺，制成纯度达99．5％的L-乳酸。由乳酸制PLA生产工艺有：(1)直接缩聚法，在真空下使用溶剂使脱水缩聚。(2)非溶剂法，使乳酸生成环状二聚体丙交酯，在开环缩聚成PLA。
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