聚乳酸技术讲座
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聚乳酸的降解机理讲课文档
第十四页，共21页。
4 降解影响因素
(3)分子量及分子量的分布
分子量与降解速率成反比。分子量越大， 聚合物的结构越紧密， 内部的酯键越不容易断裂；而且，分子量越大，经降解所得的链段越
长， 不易溶于水中，产生的水和氢正离子越少，使pH 值下降缓慢， 这也是其降解速率比低分子量聚乳酸的低的原因之一。
对于平均分子量相同的聚合物来说，分子量分布越宽， 降解速率越快。这是因为分子量较小的聚合物先分解后， 环境pH值由中性向酸性转变，从而加快了降解速度。
5 生物体吸收代谢的途径
5.2 经糖异生途径生成葡萄糖和糖元
缺氧时，乳酸大量进入血液，血乳酸的浓度升高， 激活肝脏和骨骼肌细胞中的糖异生途径，将大量的乳酸 转变成葡萄糖，并且释放入血液，以补充运动时血糖的 消耗；
在糖异生过程中，要吸收大量的H+，因此通过该过 程可维护人体内环境的酸碱平衡，使机体内环境重新 恢复稳态。
聚乳酸的端羧基(由聚合引入及降解产生)对其水解起催 化作用， 随着降解的进行， 端羧基量增加， 降解速率 加快， 从而产生自催化现象 。
内部降解快于表面降解， 这归因于具端羧基的降解产物 滞留于样品内，产生自加速效应 。
第八页，共21页。
2 PLA的体内降解
随着降解进行，材料内部会有越来越多的羧基加 速内部材料的降解，进一步增大内外差异。当内部材 料完全转变成可溶性齐聚物并溶解在水性介质中时， 就会形成表面由没有完全降解的高聚物组成的中空结 构。进一步降解才使低聚物水解为小分子，最后溶解 在水性介质中。
第五页，共21页。
1 概述
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) 。
PLLA和PDLA是部分结晶高分子，力学强度较好， 常用作医用缝合线和外科矫形材料。药物控释制剂常 采用PLLA和PDLLA,但更多的是使用PDLLA。PLLA的降 解产物L一乳酸能被人体完全代谢，因而比D-PLA更具竞
4 降解影响因素
(3)分子量及分子量的分布
分子量与降解速率成反比。分子量越大， 聚合物的结构越紧密， 内部的酯键越不容易断裂；而且，分子量越大，经降解所得的链段越
长， 不易溶于水中，产生的水和氢正离子越少，使pH 值下降缓慢， 这也是其降解速率比低分子量聚乳酸的低的原因之一。
对于平均分子量相同的聚合物来说，分子量分布越宽， 降解速率越快。这是因为分子量较小的聚合物先分解后， 环境pH值由中性向酸性转变，从而加快了降解速度。
5 生物体吸收代谢的途径
5.2 经糖异生途径生成葡萄糖和糖元
缺氧时，乳酸大量进入血液，血乳酸的浓度升高， 激活肝脏和骨骼肌细胞中的糖异生途径，将大量的乳酸 转变成葡萄糖，并且释放入血液，以补充运动时血糖的 消耗；
在糖异生过程中，要吸收大量的H+，因此通过该过 程可维护人体内环境的酸碱平衡，使机体内环境重新 恢复稳态。
聚乳酸的端羧基(由聚合引入及降解产生)对其水解起催 化作用， 随着降解的进行， 端羧基量增加， 降解速率 加快， 从而产生自催化现象 。
内部降解快于表面降解， 这归因于具端羧基的降解产物 滞留于样品内，产生自加速效应 。
第八页，共21页。
2 PLA的体内降解
随着降解进行，材料内部会有越来越多的羧基加 速内部材料的降解，进一步增大内外差异。当内部材 料完全转变成可溶性齐聚物并溶解在水性介质中时， 就会形成表面由没有完全降解的高聚物组成的中空结 构。进一步降解才使低聚物水解为小分子，最后溶解 在水性介质中。
第五页，共21页。
1 概述
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) 。
PLLA和PDLA是部分结晶高分子，力学强度较好， 常用作医用缝合线和外科矫形材料。药物控释制剂常 采用PLLA和PDLLA,但更多的是使用PDLLA。PLLA的降 解产物L一乳酸能被人体完全代谢，因而比D-PLA更具竞
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。
聚乳酸的合成与改性ppt课件
聚乳酸(PLA)的简介
聚乳酸属于合成脂肪族聚酯，是一种用途非常广泛的 完全可生物降解的新型高分子材料，它以绿色植物经过现 代生物技术生产出的乳酸为原料，再经过特殊的聚合反应 过程生成的高分子材料，也被称为生物质塑料。它是以可 再生能源而非石油资源的生物基高分子，摆脱了人来对石 油资源的过分依赖。
聚乳酸的特点
法
CH3
3-methoxybutan-2-one
1
3,6-dimethyl-1,4-dioxane-2,5-dione
丙交酯
聚乳酸(PLA)
丙交酯合成原理
开始人们认为，直接缩合法只
能得到相对分子质量低的低聚物。
聚
直接
如今在反应过程中及时除去产生
乳
缩聚
的小分子水的技术，已有所突破。
酸
直接缩聚的方法日渐成熟
合
成
把乳酸单体进行直接缩合已经成为制备聚
的 乳酸的重要方法，其直接缩聚反应过程如下：
方 法 2
O H
H O C C OH
CH3
2-hydroxypropanoic acid
催化剂
O
H OCC
+
2n
CH3
3-methoxybutan-2-one
nH2O
•
COOH
COOH
OH
H
H
OH
CH3
CH3
左旋的L-PLA
开环 阳离子聚合及配位聚合。用于阳离子聚合的
聚
聚合 引发剂主要包括质子酸、路易斯酸及烷基化
乳
试剂，如三氟甲磺酸、甲基三氟甲磺酸等， 阳离子外消旋不可避免，难以得到高相对分
酸
子质量的聚乳酸。阴离子开环聚合的引发剂
聚乳酸属于合成脂肪族聚酯，是一种用途非常广泛的 完全可生物降解的新型高分子材料，它以绿色植物经过现 代生物技术生产出的乳酸为原料，再经过特殊的聚合反应 过程生成的高分子材料，也被称为生物质塑料。它是以可 再生能源而非石油资源的生物基高分子，摆脱了人来对石 油资源的过分依赖。
聚乳酸的特点
法
CH3
3-methoxybutan-2-one
1
3,6-dimethyl-1,4-dioxane-2,5-dione
丙交酯
聚乳酸(PLA)
丙交酯合成原理
开始人们认为，直接缩合法只
能得到相对分子质量低的低聚物。
聚
直接
如今在反应过程中及时除去产生
乳
缩聚
的小分子水的技术，已有所突破。
酸
直接缩聚的方法日渐成熟
合
成
把乳酸单体进行直接缩合已经成为制备聚
的 乳酸的重要方法，其直接缩聚反应过程如下：
方 法 2
O H
H O C C OH
CH3
2-hydroxypropanoic acid
催化剂
O
H OCC
+
2n
CH3
3-methoxybutan-2-one
nH2O
•
COOH
COOH
OH
H
H
OH
CH3
CH3
左旋的L-PLA
开环 阳离子聚合及配位聚合。用于阳离子聚合的
聚
聚合 引发剂主要包括质子酸、路易斯酸及烷基化
乳
试剂，如三氟甲磺酸、甲基三氟甲磺酸等， 阳离子外消旋不可避免，难以得到高相对分
酸
子质量的聚乳酸。阴离子开环聚合的引发剂
聚乳酸的性能与工艺技术
聚乳酸的性能与工艺技术聚乳酸(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。
聚乳酸增韧研究PPT精选文档
2
首先了解
1.聚乳酸的概述 2.聚乳酸的性能特点
3
聚乳酸的概述
1.聚乳酸（polylactide，PLA）是另一类非常 重要的线性脂肪族聚酯 。 2.PLA是以淀粉发酵产物乳酸为原料， 经过脱水聚合而成，其结构式如下:
4
聚乳酸的性能特点
• 聚乳酸(PLA)又称聚丙交酯，来自可再生资 源，它具有优良的生物相容性、力学性能、 加工成型性能、降解性能等，可用于生物 医学、包装等领域。
包072：王淑婷 指导老师：张伟
1
前言
在这个白色污染肆虐、石油资源紧缺的年 代，绿色、环保型材料显得尤为重要。而聚 乳酸等的出现使人们看到了新的希望。
聚乳酸从可再生资源如淀粉中生产，有利 于减少人类对石油资源的依赖性；它在人体 和自然环境中均可降解，其降解产物(乳酸及 其低聚物)对人体和自然环境的毒性很低。随 着人们对环保的日益重视，以及应用领域的 不断开发，PLA有望大规模工业化生产并成为 21世纪重要材料之一。
8
聚乳酸的改性研究
选择PCL的主要原因： • 聚ε-已内酯(PCL)是一种脂肪族聚酯材料，具有良好的生
物相容性和可降解性，为半结晶态聚合物，结晶度随分子 量的提高而降低，熔点和玻璃化转变温度分别约57℃和－ 62℃。PCL可被水分子降解，降解的PCL分子片段被吞噬细 胞吞噬后，在细胞内降解为小分子产物，可能随机体正常 代谢排出体外，无毒性。非晶态PDLLA降解速度很快，本 体侵蚀后，强度很快下降，不适合长效药物释放、外科手 术线及组织工程方面的应用，而PCL因其结晶降解速度比 较慢，一般需一年以上才可以完全降解，并且有较好的药 物穿透性，常用来做药物传输载体。用PCL与PDLLA共聚可 以有效的改善PDLLA的性能，改性后的PDLLA可广泛应用于 医用材料、胶粘剂、薄膜、包装材料及其它塑料制品。
首先了解
1.聚乳酸的概述 2.聚乳酸的性能特点
3
聚乳酸的概述
1.聚乳酸（polylactide，PLA）是另一类非常 重要的线性脂肪族聚酯 。 2.PLA是以淀粉发酵产物乳酸为原料， 经过脱水聚合而成，其结构式如下:
4
聚乳酸的性能特点
• 聚乳酸(PLA)又称聚丙交酯，来自可再生资 源，它具有优良的生物相容性、力学性能、 加工成型性能、降解性能等，可用于生物 医学、包装等领域。
包072：王淑婷 指导老师：张伟
1
前言
在这个白色污染肆虐、石油资源紧缺的年 代，绿色、环保型材料显得尤为重要。而聚 乳酸等的出现使人们看到了新的希望。
聚乳酸从可再生资源如淀粉中生产，有利 于减少人类对石油资源的依赖性；它在人体 和自然环境中均可降解，其降解产物(乳酸及 其低聚物)对人体和自然环境的毒性很低。随 着人们对环保的日益重视，以及应用领域的 不断开发，PLA有望大规模工业化生产并成为 21世纪重要材料之一。
8
聚乳酸的改性研究
选择PCL的主要原因： • 聚ε-已内酯(PCL)是一种脂肪族聚酯材料，具有良好的生
物相容性和可降解性，为半结晶态聚合物，结晶度随分子 量的提高而降低，熔点和玻璃化转变温度分别约57℃和－ 62℃。PCL可被水分子降解，降解的PCL分子片段被吞噬细 胞吞噬后，在细胞内降解为小分子产物，可能随机体正常 代谢排出体外，无毒性。非晶态PDLLA降解速度很快，本 体侵蚀后，强度很快下降，不适合长效药物释放、外科手 术线及组织工程方面的应用，而PCL因其结晶降解速度比 较慢，一般需一年以上才可以完全降解，并且有较好的药 物穿透性，常用来做药物传输载体。用PCL与PDLLA共聚可 以有效的改善PDLLA的性能，改性后的PDLLA可广泛应用于 医用材料、胶粘剂、薄膜、包装材料及其它塑料制品。
聚乳酸ppt课件
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PLA的耐热性改性
▪ 通过注塑成型方法得到的PLA制品的热变形温度只有58℃ 左右，远低于通用塑料聚苯乙烯(PS)和聚丙烯(PP)。虽然 PLA的Tg远高于PP，但PLA成型制品的耐热性比PP制品差很 多。其主要原因在于PLA大分子主链上有酯基．侧链上有 一个具有一定空间位阻效应的甲基，分子链成螺旋结构。 在单纯的挤出成型、注塑成型或热成型中，柔顺性较差的 主链内旋转较慢．从而导致结晶缓慢甚至不能结晶。提高 PLA耐热性的方法主要有提高PLA的结晶度，与具有高Tg的 高分子材料共混以及纳米复合技术等。
.
▪ 开环聚合法 ▪ 开环聚合法也叫两步法，是先将乳酸脱水缩合成丙交酯，
然后催化丙交酯开环聚合成聚乳酸。此方法可以得到高相 对分子质量的聚乳酸，是目前工业化生产最主要的工艺路 线。但这种方法路线冗长、成本高，难与传统塑料制品竞 争，限制了聚乳酸的工业化生产，影响了聚乳酸及其衍生 物产品的推广应用。
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PLA交联改性
▪ 交联是在聚合物大分子链之间产生化学反应，形 成化学键的过程。PLA交联的一般过程是在交联剂 或者辐射作用下，通过加入其他单体与PLA发生交 联反应生成网状聚合物。交联剂通常是多官能团 物质如多官能度的酸酐或者多异氰酸酯，不同情 况，交联方式及交联程度都会有所不同，材料的 机械性能也有所不同。
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PLA亲水性改性
目前改善PLA亲水性的方法主要是对PLA进行共聚、接枝、 功能化等化学改性，通过改变PLA的组成来改善其亲水性 、脆性(结晶性)、柔韧性以及体内降解速度等，从而拓展 了PLA 的应用范围。由于聚乙二醇(PEG)具有良好的生物 相容性和亲水性，PLA与低相对分子质量端羟基PEG共聚可 改善PLA 的亲水性。Dorati等制备了(PEG—D，L—PLA)多 嵌段共聚物微球，其表面由亲水的PEG组成，这种结构更 有利于水和小分子扩散。Peng等通过开环聚合合成了乙二 醇和乳酸的共聚物，并将其制成纤维，结果表明，在体外 降解过程中，与相对分子质量和单体配比两个因素相比， 纤维直径和孔隙率对降解的影响更为明显。
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PLA的耐热性改性
▪ 通过注塑成型方法得到的PLA制品的热变形温度只有58℃ 左右，远低于通用塑料聚苯乙烯(PS)和聚丙烯(PP)。虽然 PLA的Tg远高于PP，但PLA成型制品的耐热性比PP制品差很 多。其主要原因在于PLA大分子主链上有酯基．侧链上有 一个具有一定空间位阻效应的甲基，分子链成螺旋结构。 在单纯的挤出成型、注塑成型或热成型中，柔顺性较差的 主链内旋转较慢．从而导致结晶缓慢甚至不能结晶。提高 PLA耐热性的方法主要有提高PLA的结晶度，与具有高Tg的 高分子材料共混以及纳米复合技术等。
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▪ 开环聚合法 ▪ 开环聚合法也叫两步法，是先将乳酸脱水缩合成丙交酯，
然后催化丙交酯开环聚合成聚乳酸。此方法可以得到高相 对分子质量的聚乳酸，是目前工业化生产最主要的工艺路 线。但这种方法路线冗长、成本高，难与传统塑料制品竞 争，限制了聚乳酸的工业化生产，影响了聚乳酸及其衍生 物产品的推广应用。
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PLA交联改性
▪ 交联是在聚合物大分子链之间产生化学反应，形 成化学键的过程。PLA交联的一般过程是在交联剂 或者辐射作用下，通过加入其他单体与PLA发生交 联反应生成网状聚合物。交联剂通常是多官能团 物质如多官能度的酸酐或者多异氰酸酯，不同情 况，交联方式及交联程度都会有所不同，材料的 机械性能也有所不同。
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PLA亲水性改性
目前改善PLA亲水性的方法主要是对PLA进行共聚、接枝、 功能化等化学改性，通过改变PLA的组成来改善其亲水性 、脆性(结晶性)、柔韧性以及体内降解速度等，从而拓展 了PLA 的应用范围。由于聚乙二醇(PEG)具有良好的生物 相容性和亲水性，PLA与低相对分子质量端羟基PEG共聚可 改善PLA 的亲水性。Dorati等制备了(PEG—D，L—PLA)多 嵌段共聚物微球，其表面由亲水的PEG组成，这种结构更 有利于水和小分子扩散。Peng等通过开环聚合合成了乙二 醇和乳酸的共聚物，并将其制成纤维，结果表明，在体外 降解过程中，与相对分子质量和单体配比两个因素相比， 纤维直径和孔隙率对降解的影响更为明显。
《LA聚乳酸资料》课件
《LA聚乳酸资料》PPT课 件
LA聚乳酸是一种可生物降解的高分子材料，由多个乳酸分子通过酯键结合形 成。
什么是LA聚乳酸？
可生物降解
LA聚乳酸是一种可生物降解 的高分子材料，对环境友好。
耐温性较好
LA聚乳酸具有良好的耐温性， 适合在不同工艺中应用。
多种形状
LA聚乳酸易加工，可以制成 各种形状，满足不同需求。
食品包装领域
LA聚乳酸可制作环保的食品包装 袋、餐具等，为食品包装领域带 来更可持续的选择。
农业领域
LA聚乳酸可作为生物降解的覆盖 物，防止土壤侵蚀，促进农业可 持续发展。
LA聚乳酸的生产与发展
1
原料
LA聚乳酸的原料包括玉米、木薯、甜菜等淀粉类物质。
2
发展历程
LA聚乳酸的发展始于20世纪90年代，近年来得到了广泛应用和推广。
LA聚乳酸的特性
1 可生物降解，环保
LA聚乳酸可以在自然环境中迅速分解，对环境没有负面影响。
2 耐温性较好
LA聚乳酸具有一定的耐温性，适用于源自种温度条件下的应用。3 易加工，多种形状
LA聚乳酸可通过不同的加工方法制成各种形状的制品，提供更多的应用可能性。
LA聚乳酸的应用
医疗领域
LA聚乳酸可制作可吸收缝合线、 骨钉等医疗器械，为医疗领域提 供解决方案。
聚乳酸阻燃ppt课件
1 研究背景
PLA阻燃改性
卤系阻燃
硅系阻燃 磷系阻燃
膨胀型阻燃
氮系阻燃
纳米阻燃
1 研究背景
冷却机理
聚合物的阻燃机理
利用加入的阻燃剂分解吸热以抑制塑料降解的所需气化热，降低材料的表面温度，阻 止塑料热降解（氢氧化铝、氢氧化镁及水合硼酸锌）
稀释机理
加入的阻燃剂受热分解产生大量不燃气体，稀释可燃气体的浓度，使之降低到着火点 以下（卤化物类）
官能化氧化石墨烯及聚乳酸纳米复合材料的制备
阻燃机理（气、固）
1 研究背景
显著的异相成核作用， 降低结晶能垒，诱导 PLA
结晶，消除 PLA 冷结晶， 耐热改性
使 PLA 结晶度大幅提高， 从而提高PLA的耐热性能。
石墨烯类材料
阻燃改性
二维层状结构具有优异 的阻燃效应。片层阻隔效应 延缓热量的传递、热解产物 的扩散和逸出；作为炭层基 质，成炭。丰富的含氧官能 团，热稳定性和防火安全性 能更高的官能化石墨烯。
2. 易燃，极限氧指数（LOI） 只有21%左右，且不能通过 UL-94垂直燃烧实验测试。
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加入热水
1 研究背景
PLA耐热改性
提高结晶度：添加成核剂和退火能有效提高PLA的结晶度，从而提高其HDT。其中PLA成核剂主要有有机类
第二部分
研究目的
2 研究目的
现状
2014年全球聚乳酸市场 需求量11-12万吨，20%30%速度增长，至2020 年达到30-50万吨。聚乳 酸的主要消费领域是包 装材料，占总消费量的 65%左右；其次为生物 医学领域，约占总消费 量的26%。
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但是 ….
NatureWorks LLC (原 Cargill Dow嘉吉陶氏公司)
4
中国急需解决的问题
• 严重的能源短缺问题
– – – – 2004年6月以来电力短缺，导致许多工厂只能部分时间运行 已成为第二大石油进口国，40％石油需要进口（1亿吨/年） 26% 石油用来生产汽油；而未来10年汽车增长率约为每年30％ 严峻的国防和安全问题
8
中国未来聚乳酸与降解塑料市场
• • • • 一次性包装： 约150万吨/年 PP无纺布：约30-60万吨/年 PE 地膜： 约100万吨/年 (农膜：200万吨/年) 短保质期PET瓶子 ：约1万吨/年 (所有PET瓶子：约100万吨/年) • 其它领域：
– 一次性医用材料（输液管等） … 30万吨/年 – 玩具、文具、家电（手机、笔记本电脑等）
目前市场极小：1-4千万美元以内 国家税收更小：1-3百万美元以内 环保费用及固废损害：不可估量
NatureWorks LLC (原 Cargill Dow嘉吉陶氏公司)
14
国外聚乳酸企业
• NatureWorks
– 140,000 吨/年生产装置 ，2002开始运行，全球唯一的工 业化规模聚乳酸装置，能够供应大量聚乳酸， 有领先于 同行5-10年的规模化生产经验 – 过去一年中树脂价格降低了60% – 2004年聚乳酸纤维进入中国市场 – 2005年2月非纤维用途聚乳酸树脂进入中国市场 – 不同等级聚乳酸适用于11-12种不同用途 （如吹膜、 双 轴取向膜、热塑、注射成型、 瓶子、纺粘、纤维等 ）
• NatureWorks 公司及其聚乳酸项目 • 结论和建议
– 如何开创聚乳酸及生物降解塑料行业的未来 – 欢迎参与，我们需要合作伙伴!
NatureWorks LLC (原 Cargill Dow嘉吉陶氏公司)
2
生物降解塑料
生物降解塑料：必须能在堆肥条件（56-60 ℃ ,湿度 大于80-90%）下, 能（经由微生物在合理时间内） 完全分解成二氧化碳和水的高分子塑料。 淀粉共混聚乙烯及聚丙烯 等不在此列。 聚乳酸产品在堆肥条件下可在2-3月内完全分解。
– 已建立一小型工厂；一家大型工业化工厂正拟建。 – 非生物基材料
• 聚羟基烷基酸酯族：PHA/PHB/PHBV…
– 国内技术，已建立数个工厂，价格昂贵
• 进口的生物降解塑料产品 (PCL, PBS, …)
– 生物基： Novamont (Mater-Bi) – 石油基： BASF (Ecoflex)及不少日韩企业……
• 聚乳酸
– NatureWorks及不少国内拟建项目计划
目前市场多(原 Cargill Dow嘉吉陶氏公司)
中国“完全”生物降解产品的市场（2004 ）
• • • • • • 变性淀粉： 〈1万吨？ ~0.5-1 美元/公斤 粘胶纤维： 〈1万吨？ ~1.5 美元/公斤 聚羟基烷基酸酯族： 〈5千吨？ ~4-6 美元/公斤 二氧化碳共聚物： 〈1千吨？ ~3-4 美元/公斤 聚乳酸 （国产及进口） 〈5百吨？ ~2-4美元/公斤 其他进口的生物降解塑料 〈1百吨？ ~4-6美元/公斤
Dan Sawyer & 甄光明 博士
北京: 2005年6月15日 18:00-22:00 国际科技会展中心 C座15楼 (晚餐: 酒店23楼)
上海: 2005年6月18日 09:00-13:00 同济大学材料科学与工程学院四樓 会议室
廣州: 2005年6月24日 09:45-12:45 廣州国际会展中心 国际塑料展会 J区 M4室
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迈向汉唐盛世的现代中国
• 大量富裕人群和资金: – 2003： 26.5 万个千万富翁（Merill Lynch） – 2003： 540亿美元现金直接投资 (全球第一) – 上海和北京的房价：10～20万美元一套 – GDP ：1.4 万亿美元，增长率 ~10% （许多部门增长率达 30-50%） • 中国以全球20％的人口, 消费了全球的: 10% 电力、12% 微波炉、13% 牛肉, 18% 洗衣机、19% 铝、19% 冰淇淋 、20% 手机、20% 大豆、23% 电视机、27% 钢、 30%煤炭、32%鱼、 33%棉花、 33%米、35%香烟、 51%猪肉 … (财富/中国 12/2004) • 保持着众多的记录: 上海成为全球第一大港 （2004），中国成为全球最大的铜、铝、水泥和 手机消费市场，第二大的个人电脑市场（2000万台 /2003年)，第二大IT 硬件生产商， ， 最大的钢材生产商， 美国最大的贸易顺差国家 …… 全球最大的制造业中心
• 严重的污染问题—空气/水/白色 污染
– 各种工厂因为污染问题而关闭或禁建 – 生活质量、健康、垃圾管理
• 塑料进口/依赖问题
– 2003年 塑料用量大约1500万吨； 2002年进口塑料约1000万吨 – 2003年聚酯用量约1000万吨（全球30％），而生产量仅为150万吨 – 估计2005年塑料用量将会达到2500～3000万吨，2010年达到5000～8000万吨
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中国生物降解材料/塑料的种类
• 变性淀粉 (非塑料，性能受限）
– 许多工厂，价格低廉，过去与不可降解的塑料混合
• 粘胶纤维：纤维素 (非塑料）
– 许多工厂，中等价格，生产过程高污染
• 二氧化碳共聚物： “聚碳酸酯聚亚氨酯”
PLA Technical Seminar 聚乳酸技術講座 – 市場,性能,與加工 Polylactide (PLA) – Market Development, Characteristic Requirements, and Processing Issues for Different PLA Applications
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发展生物降解塑料的良好时机
• 2008北京奥运会
– 北京将借此机会重塑形象 – 三大主题：绿色奥运、科技奥运 、和人文奥运
• 2010上海世博会
– 已经开始长期规划
• 政府支持
– 政府对生物降解塑料和可再生资源显示出强烈的兴趣和意愿，但仍未找到 良好的解决方案 – 十五攻关：L-乳酸和聚乳酸（特别是“一步法”聚乳酸） – “863”计划：农膜等的开发； – 国家中长期发展规划 ：初步确定在聚乳酸/生物降解塑料/生物质能领域投 资11亿美元； – 国家发改委：支持改性淀粉塑料企业，如天津丹海等。 – 政府能以各种方式支持和推进生物降解塑料：减免税收、无息贷款等
• 近期石油和塑料价格高涨
– 必须寻求替代品
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2004末中国塑料价格
树脂
• • • • • • •
PET: 2004年上涨了40%以上，达到 约10,000 元/吨 PVC: 约10,000元/吨 PE：根据等级不同在10,000-13,000元/吨之间 PP: 约11,500元/吨（1450美元/吨） PS: 约12,000元/吨 （ 1500美元/吨 ） 热塑级PLA : 长期大宗定单约 14,000元/吨 (税前~11,000元/吨出厂价) 纺粘级PLA : 长期大宗定单约 20,000元/吨 (税前~14,000元/吨出厂价)
• 聚乳酸瓶：短保质期、无碳酸产品
– 鲜牛奶、鲜橙汁、矿泉水 – 气体透过性强，不能用于碳酸饮料（如可口可乐、百事可乐）
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PE地膜：约100万吨/年
• 中国农业： – 耕地：13亿英亩；农业人口：64% – 粮食产量4.85亿吨/年：麦子0.86亿吨/年，稻米1.74亿吨/年，玉米 1.16亿吨/年（相当于美国的1/2） • 农膜： 2003年用量200万吨（1999年为110万吨） – 约2/3用于温室大棚，长期多次使用 – 约1/3 用于一次性PE地膜。（国家统计局：110万吨/年） – 价格：约2000美元/吨，0.04-0.008 mm厚（10千克/英亩，以0.04mm PE计）（来源：天津大学） – 半降解薄膜（淀粉/PE，光催化降解PE/PP）：废弃的PE地膜混合到 土壤中或就地焚烧，使用若干年后导致严重问题。 – 迫切需要生物降解薄膜!! 低成本是必要条件! – PLA强度问题转化为成本问题。必须共混改性。
• 许多地方性法规，但执行总是个问题
– 如 杭州规定2005年1月1日起禁止当地市场和商店使用不可降解塑料袋 – 不少其它城市进行了类似规定
• 希望制定新法律，并严格执行
– 生物降解塑料产品首先必须进入市场，证明是可行的替代方案 – 可立法禁止假降解及部分降解塑料制品， 以避免污染环境 – 可强制高端市场 （如 航空、家电、化妆品）使用生物降解塑料
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短保质期产品PET瓶
• PET瓶子市场规模：约10亿美元/年
– 每年100万吨PET瓶子。巨大的市场，但是…… – 冷藏橙汁或鲜牛奶等短保质期产品只占约1%市场，1万吨/年
• 中国的特殊情形
– – – – – – PET瓶子回收率达90% （远高于全球平均) 广阔的地域需要长保质期产品：矿泉水保质期须在1年以上 多数运输单位和商店没有冰箱 90%在小商店销售，<10%在超市出售 大多数牛奶杀菌后在室温下长期保存 极度考虑成本；新鲜、冷藏产品的容量很小
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目录
• 生物降解塑料在中国的现况
– 中国对生物降解塑料的需求 – 中国生物降解塑料和聚乳酸的市场前景 – 中国现有生物降解塑料项目