知识专栏|浅谈降解塑料之王聚乳酸PLA

聚乳酸，又称聚丙交酯或PLA，是以乳酸为主要原料聚合得到的聚酯类聚合物，是一种新型的生物降解材料。

PLA是一种热塑性脂肪族聚酯，由于乳酸分子中有一个手性碳原子、两个光学异构体。因此，PLA又可分为聚左旋乳酸(PLLA)、聚右旋乳酸(PDLA)和聚消旋乳酸(PDLLA)。其中，PLLA为部分结晶性聚合物，质地较硬；而PDLLA因分子链中两种异构体无法排列成有序的结晶结构，属非晶形透明聚合物。

PLA的热稳定性好，加工温度170～230℃。

1）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、吹塑等。

2）由PLA制成的产品除能生物降解外，机械性能良好、生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好。

3）当焚化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PLA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。

1、直接缩聚法（一步法）

把乳酸单体进行直接缩合，也称一步聚合法。在脱水剂的存在下，乳酸分子中的羟基和羧基受热脱水，直接缩聚合成低聚物。加入催化剂，继续升温，低相对分子质量的聚乳酸聚合成更高相对分子量的聚乳酸。

2、二步法

使乳酸生成环状二聚体丙交酯，再开环缩聚成聚乳酸。这一技术较为成熟，主要过程是原料经微生物发酵制得乳酸后，再经过精制、脱水低聚、高温裂解，最后聚合成聚乳酸。

3、反应挤出制备高分子量聚乳酸

用间歇式搅拌反应器和双螺杆挤出机组合，进行连续的熔融聚合实验，可获得由乳酸通过连续熔融缩聚制得的分子量达15万的聚乳酸。利用双螺杆挤出机将低摩尔质量的乳酸预聚物在挤出机上进一步缩聚，制备出较高摩尔质量的聚乳酸。

降解是一系列的复杂过程，首先为聚合物材料在外界环境下碎裂成较小尺寸形状(崩解和生物破碎)。然后是解聚，即聚合物大分子被分解成较低分子量的低聚物、二聚体和单体。解聚产物被微生物作为碳源用来生产能源、生物量和各种初级和次级代谢物等。最后为矿化阶段，这一阶段这些代谢物被完全氧化并转化为二氧化碳、氮气、甲烷、水和不同盐类。

随着全球禁塑限塑令的落地执行和PLA成本的不断优化，我们期待未来生物降解塑料大有可为！目前海南、安徽、广东、河南、湖南、青海等 “限塑禁塑令”的达成，对聚乳酸行业来说既是挑战，也将是契机。