技术专栏

首页 > 技术专栏

聚乳酸(PLA)的合成路线和方法

PLA 是主流可降解塑料产品之一。聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合而成的聚合物,目前是全球范围内产业化最成熟、产量最大、应用最广泛的生物可降解塑料。

PLA 制备有两种方法,分别是丙交酯开环聚合法和直接缩聚法,其中丙交酯开环聚合法被广泛采用。

在丙交酯开环聚合法中,中间体丙交酯的合成和纯化是工艺流程中的核心技术和难点,反应条件苛刻、工艺复杂、技术要求较高、生产成本较高,目前PLA 产能主要集中在海外,国内仍处于起步阶段,而PLA 技术难点就在于丙交酯。

PLA 是最常见的可降解塑料之一。PLA(聚乳酸)是以生物发酵生产的乳酸为主要原料聚合得到的聚合物。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,羟基与别的分子的羧基脱水缩合,羧基与别的分子的羟基脱水缩合,形成了聚乳酸。

PLA 原料来源充分且可以再生,生产过程无污染,而且产品可以生物降解,使用后的 PLA 可以通过堆肥,在温度高于 55℃或富氧和微生物作用下降解为二氧化碳和水,实现在自然界中的物质循环,不会对环境产生影响,因此是理想的绿色高分子材料。PLA 还具有可靠的生物安全性、生物可降解性、良好的力学性能和易加工性,被广泛用于包装、纺织行业、农用地膜和生物医用高分子等行业。PLA 的缺点是降解条件相对苛刻。

PLA 制备主要有两种方法,分别是丙交酯开环聚合法和直接缩聚法,工业上采用的主要是开环聚合法, 产业链技术难点在于丙交酯的合成和纯化。

(1)直接缩聚法又称一步法,是指乳酸分子通过脱水缩聚反应制备 PLA 的过程。该方法缺点在于反应体系处在缩聚和解聚的动态平衡,体系黏度的逐渐增大导致去除副产物水的难度增加,无法及时排除的水会使反应向聚合物解聚的方向进行,进而影响 PLA 分子量的提高。同时,在高温高真空度的反应条件下,PLA 也会发生解聚、带色和消旋,降低产物性能。一步法生产 PLA 的生产流程短、成本低,但是由于 PLA 分子量难以得到有效提升,产品机械性能差,限制了其工业应用。

(2)丙交酯开环聚合法又称两步法,是将乳酸先脱水生成低聚物,然后解聚生成丙交酯,再开环聚合制得 PLA 的过程,核心技术在于 丙交酯的合成和纯化。丙交酯的纯化在整个开环聚合过程中至关重要,只有纯度高的丙交酯才能用于合成分子量高、物理性能好的 PLA。两步法涉及丙交酯的提纯步骤,不仅工艺过程复杂、成本也较高,但是可以通过控制丙交酯的纯度及反应条件,实现生产高分子量及化学结构可控、力学性能较好的 PLA,因此是目前工业上应用最多的方法。





如有侵权内容,请联系本公司工作人员删除文章。