近期，生物降解塑料备受瞩目，各地纷纷出台严格的禁塑令，推动其市场需求持续攀升。作为生物降解塑料的重要类型之一，PLA塑料随之受到广泛关注，其二步法生产中的关键原料丙交酯也变得供不应求。尽管市场上声称能够提供PLA树脂的企业众多，但如同国内众多工程塑料树脂生产企业所经历的那样，经过市场洗礼，真正能够立足的才是行业的佼佼者。接下来，我们将深入探讨这一现象。
一、PLA材料概览
PLA，全称聚乳酸（Polylactic Acid或Polylactide），源自α-羟基丙酸的缩合反应，隶属于热塑性脂肪族聚酯的范畴。
PLA的诞生可追溯至1932年，当时杜邦公司的科学家Wallace Carothers在真空中将乳酸进行直接缩合，从而首次合成了这种材料。然而，由于所得聚合物的分子量较低且生产成本高昂，PLA在当时并未实现商业化。
直至1987年，食品巨头Cargill开始投身于PLA制造技术的研发。经过多年的努力，Cargill于2001年与陶氏化学合资成立了NatureWorks公司，专注于商业化生产PLA。自此，PLA开始大规模涌入我们的日常生活，为各个领域带来了翻天覆地的变化。
图为PLA颗粒，由海正生物提供。
二、PLA材料的合成工艺
PLA，即聚乳酸，是一种可生物降解的塑料材料。其合成工艺主要涉及乳酸分子的聚合反应。在适宜的条件下，通过引发剂的作用，使乳酸分子相互连接形成长链聚合物，进而得到PLA材料。这一工艺过程需要严格控制反应条件，包括温度、压力和反应时间等，以确保合成出质量稳定的PLA材料。
1、PLA的单体原料制备
PLA的单体原料是乳酸，其制备过程相对复杂。首先，需要将玉米等壳类作物进行碾碎处理，从中提取出淀粉。随后，这些淀粉会被转化为未精化的葡萄糖。接下来，通过类似于啤酒或酒精的生产工艺进行发酵，最终经过提纯步骤，获得高纯度的乳酸单体。
PLA纤维的制备全流程
PLA纤维的制备，是一个综合了多种工艺的复杂过程。首先，通过上述提到的乳酸单体原料的制备，得到高纯度的乳酸。随后，这些乳酸经过特定的化学反应，如聚合反应，形成PLA长链分子。最后，通过纤维纺丝工艺，将这些长链分子进一步加工成PLA纤维。这一全流程，不仅需要精细的工艺控制，还涉及到多个化学和物理反应的交织，最终产出具有优良性能的PLA纤维。
2、PLA的聚合工艺
PLA的合成通常采用两种方法：乳酸直接缩聚法和丙交酯开环聚合法，后者也被称为二步法。在实际应用中，二步法因其高效性和适用性而受到广泛采用。其具体流程包括，首先将乳酸经过减压蒸馏处理，得到丙交酯（LA）单体。随后，以丙交酯为原料，在引发剂的作用下，通过高温高真空条件反应数小时，最终合成PLA。
图：直接缩聚法，源自高分子材料改性与防老化技术领域。
图：二步法，同样源自高分子材料改性与防老化技术领域。
三、PLA材料的性能与加工工艺
PLA，一种浅黄色透明的固体，展现出卓越的热稳定性。其加工温度范围为170～230℃，并且具有良好的抗溶剂性。这种材料可以通过多种方式进行处理，包括挤压、纺丝、双轴拉伸以及注射吹塑等。
四、PLA的广泛应用
聚乳酸（PLA）作为一种新兴的生物降解材料，具备多种加工优势，如挤出、注塑、拉膜以及纺丝等，且加工过程简便。正因如此，PLA在多个领域都找到了应用，包括食品包装、快餐饭盒、无纺布制造，以及工业、民用和农用织物的生产，甚至在3D打印领域也展现出其独特魅力。据恒州博智（QYR）化工与材料行业研究中心的最新调查报告显示，PLA在食品包装和餐具方面的应用占比已超过六成，高达66%，紧随其后的是医疗及个人护理领域，占比为28%。
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图 PLA 3D打印人体器官，可降解材料聚乳酸的崛起
聚乳酸（PLA）作为一种生物可降解材料，近年来在3D打印领域的应用日益广泛。凭借其独特的降解性和生物相容性，PLA已成为人体器官3D打印的重要选择。据市场统计数据显示，从2015年至2020年，全球聚乳酸市场的年增长率预计将达到20.9%，预示着其广阔的市场前景和消费潜力。
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