聚乳酸技术与市场现状及发展前景VIP免费

聚乳酸技术与市场现状及发展前景--------------------------------------------------------------------------------聚乳酸(PLA)，也称聚丙交酯，是以玉米等富含淀粉的农作物为原料，经过现代生物技术合成乳酸，再经过特殊的聚合反应过程生成的高分子材料。聚乳酸具有完全可降解性，埋入土壤中6-12个月即可发生降解，聚乳酸制品在使用后可降解成二氧化碳和水。因此，聚乳酸是一种真正意义上的能完全降解的生物环保材料，被视为继金属材料、无机材料、高分子材料之后的“第四类新材料”。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。1概述早在20世纪30年代末，美国、日本的科学家就开始进行聚乳酸的合成研究，但由于原料成本高，一直未得到推广应用。20世纪90年代以后，由于石油短缺和环保压力，出现了生物环保材料开发热，聚乳酸开始进入快速发展时期。美、日、欧等国在这方面投入大量资金，进行聚乳酸等生物降解塑料生产技术、加工技术和应用开发的研究。从20世纪90年代中后期以后，有关聚乳酸合成、催化剂、应用开发的专利呈快速增长趋势。20世纪90年代后期，由于生物发酵技术的进步，降低了乳酸的生产成本，增加了聚乳酸商业化应用的潜力。21世纪初，世界第一套工业化聚乳酸装置建成。2001年CargillDow聚合物公司投产14万吨/年生物法聚乳酸装置，这是目前世界上规模最大的聚乳酸装置。此外，德国UhdeInventa-Fischer公司、日本三井化学公司、意大利Snamprogetti公司、荷兰Hycail公司、德国巴斯夫公司等也开发了聚乳酸生产技术。经过近十年的发展，聚乳酸产品的性能、价格已接近传统合成树脂。目前，聚乳酸已经在包装、医用和纤维等领域获得成功应用。并且，随着乳酸生物合成酶催化剂技术、以及工艺技术的不断发展，特别是新的低成本适用酶催化剂的发现，聚乳酸生产成本比工业化初期降低了2/3以上。2005年聚乳酸的价格已可以与PET聚酯竞争，未来几年将可与聚苯乙烯相竞争。此外，石油价格不断上涨，导致石油基树脂价格不断提高，也使聚乳酸与传统合成树脂价差减小。随着聚乳酸生产成本与石油基树脂价格越来越接近，以及聚乳酸应用市场的不断开拓，聚乳酸已开始进入产业化发展时期。未来几年内，世界聚乳酸产能将有较大发展，一些国家正在计划建设更多的聚乳酸装置，我国在未来2-3年内也将有万吨级以上装置建成。2聚乳酸技术与市场现状2.1生产工艺聚乳酸的生产过程如下：①先将富含淀粉的农作物转化成葡萄糖溶液；②将葡萄糖溶液经过特殊的发酵过程(以生物酶为催化剂)转化成乳酸；③经过提纯和浓缩的乳酸采用直接聚合(一步法)或乳酸脱水环化制成环状二乳酸(丙交酯)，环状二乳酸再开环聚合(二步法)的方法得到聚乳酸，见图1(略)和图2(略)。此外，丙交酯也可以和其他单体如乙交酯(GA)、乙酸内酯(E-CL)、乙二醇(EG)等共聚得到改性聚乳酸。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有应用。②二步法，也叫非溶剂法或丙交酯开环聚合法。乳酸先脱水环化生成环状二乳酸，再开环缩聚得到聚乳酸，该法可得到分子量较高的聚乳酸，是目前国内外应用较多的生产方法。二步法生产聚乳酸关键技术包括：催化剂和引发剂选择、丙交酯提纯等。2.2生产能力20世纪90年代末以来，世界生物聚合物取得了较大发展，已开发于多种基于不同原料的生物聚合物，如淀粉聚合物及配混物、纤维素聚合物、聚乳酸酯类聚合物、脂肪族-芳香族共聚酯等，并且新的产品和新的生产技术不断涌现。目前，世界生物聚合物生产能力已...