范文一：聚乳酸综合
聚乳酸（PLA）是一种以可再生的植物资源为原料经过化学合成制备的生物降解高分子。由于不少厂家采用玉米作为生产原料，不少人把PLA称为玉米塑料。PLA是一种热塑性脂肪族聚酯，玻璃化转变温度和熔点分别是59°C和175°C左右，PLA是以天然生物为原料的高分子，摆脱了对石油资源的依赖；具有良好的可堆肥性、生物降解性。用以生产PLA的生物原料在生产过程中通过光合作用吸收二氧化碳，从而使地球上的碳循环保持平衡。因此，PLA的开发应用能够节省石油资源，抑制由于二氧化碳净排放量增加而导致的温室效应的加剧，能够满足人类可持续发展的要求。
聚乳酸应用在纺织、成衣行业有一定的优势。
聚乳酸纤维的物理性能介于涤纶（ PET 纤维）和锦纶之间，但它熔点低，模量较好，具有很好的手感，其染色性、吸湿性、抗邹性都优于涤纶。因此也是制作服装的理性原料。另外出口欧美的服装和鞋的环保要求也日渐增大。要求纽扣、拉链、港宝片等塑料部件部分要求使用可降解塑料，以迎合政府对环保的要求。
在医药领域也广泛应用PLA材料
生物医药行业是聚乳酸最早开展应用的领域。聚乳酸对人体有高度安全性并可被组织吸收，加之其优良的物理机械性能，还可应用在生物医药领域，如一次性输液工具、免拆型手术缝合线、药物缓解包装剂、人造骨折内固定材料、组织修复材料、人造皮肤等。高分子量的聚乳酸有非常高的力学性能，在欧美等国已被用来替代不锈钢，作为新型的骨科内固定材料如骨钉、骨板而被大量使用，其可被人体吸收代谢的特性使病人免收了二次开刀之苦。其技术附加值高，是医疗行业发展前景的高分子材料。
因此可用于农业，园艺，土木建筑等领域。
3. 聚乳酸纤维的制备技术
聚乳酸的纺丝成型加工一直是人们研究和开发
热熔胶、电子胶、水胶等都用的非常广泛
日本东洋纺织公司开发了一种能够完全生物降解的以高D-异构体含量的无定形聚乳酸为主要成份的脂肪族聚酯共聚物，这种PLA不仅在普通溶剂中具有较高溶解性，其用作涂料、油墨及胶粘剂的黏结树脂，还可以形成乳液，制备水溶性生涂料、油墨及胶黏剂。
日本第一工业制药公司开发了可完全生物降解的弱酸性的PLA乳液Plasemer L110,以及专用的PLA增塑剂乳液Plasemer PCZ,用作PLA纤维、薄膜等制品成型时的涂层材料或者黏结剂。
在电子行业已经广泛应用
为了节省石油资源同时减少地球温室效应，进一步拓展由可再生的生物资源制造而来的聚乳酸的应用领域，日本许多公司对PLA在电子电器领域的应用进行了深入研究并取得了
卓越的成效。
（一）、日本NEC公司笔记本电脑部件材料
日本NEC公司开发了以高性能的PLA/KENAF复合材料，它是经过改性后的PLA，其改善PLA的耐冲性、耐热性、刚性和阻燃性。应用于2004年9月出售的“LaVie T”型手提电脑部件，2005年进一步推广应用于“LaVie TW，VersaPro”型电脑部件。
（二）、日本富士通公司的笔记本电脑机壳材料
2002年日本富士同公司在上市的“FMV-BIBLO NB”系列笔记本电脑的红外线接收部分采用了质量0.2的纯聚乳酸配件。在2005年富士通春季款笔记本电脑“FMV-BIBLO NB80K”的机壳中，全部采用由日本富士通公司、日本富士通研究所和日本东丽公司3家公司共同开发的PLA/PC合金，机壳重约600G，PLA含量在50%左右。与采用石油类树脂相比，仅机壳一项就能节约1L左右的使用用量。整个产品的生命周期中二氧化碳的排放量方面，对回收的树脂进行热循环处理时，可比现有树脂减少约15%。富士通最新款式笔记本电脑其外壳整体的93%几乎都采用了PLA树脂。
（三）、手机部件及机壳材料
NTT DoCoMo和索尼爱立信移动通讯公司于2005年4月试制了在机壳中采用PLA的手机。该样机子啊140G的自量中有22GPLA树脂。2005年5月，NTT DoCoMo在市场售的“premini-IIS”手机中的1个按钮采用PLA树脂。2006年富士通、富士通研究所和东丽联合开发成功了耐冲击性相当于PLA1.5倍的PLA/PC合金，并用于手机外壳等部件。
（四）、日本索尼公司DVD影碟机壳材料
日本SONY公司2002年上市的“MVP-NS999ES”型DVD影碟机前面板采用了PLA材料，该公司与三菱树脂进一步研制出了无机物阻燃PLA材料，其中PLA含量为60%左右。该材料在2004年秋上市的“DVP-NS955V”型及“DVP-NS975V”型DVD影碟机前面板采用。通过改性后的PLA的强度与ABS树脂相当。同时通过改变调配添加物和加工条件，可以使用一般的射出成型机，成型效率与普通塑料一样。
（五）、光盘盘片
2003年9月三洋Mavic Mcdia和三井化学公司联合开发采用PLA为底板材料制造的面向音乐CD、VCD和CD-ROM盘片“MildDisc”。其称1个玉米棒难生产10张CD盘片。该公司开发出了高速而精密地转印CD模型技术，通过严格模具温度调节和对离子剂的改进，生产了固化速度慢的聚乳酸CD盘片。通过使用生物降解树脂能够解决现有CD盘片废弃时对环境造成的污染。PLA在燃烧时所消耗的能量比PC燃烧时所消耗的能量要少，从而减少二氧化碳的排量。若采用填埋方式，PLA在2-5年就能快速地生物降解，而PC则半永久地残留在土壤中。
（六）、富士通公司的LSI包装带
2005年2月，富士通和富士通研究所联合开发了以PLA为原材料、面向手机的LS包装带。该产品的生
命周期评测表明，在周期中全体CO2的排放量减少11%，制造过程中能量消耗少18%。经过提高PLA强度和抗静电及尺寸稳定性改良后，其撕裂强度和压缩强度时PC制备材料的两倍以上，拉伸强度大约是1.5倍，耐折强度接近2倍，抗冲击强度和剥离强度也达到了制品所需要性能的要求。
一次用品的量非常大，给环境带来的塑料污染也非常大。但人们习惯了的生活习性很难改变，在不改变人们生活习惯的同时，又要环保是各国政府非常重视的问题。
聚乳酸对人体绝对无害的特性使得聚乳酸在一次性餐具、食品包装材料等一次性用品领域具有独特的优势。其能够完全生物降解也符合世界各国，特别是欧盟、美国及日本对于环保的高要求。但，采用聚乳酸原料所加工的一次性餐具存在着不耐温、耐油等缺陷。这样就造成其的功能作用大打折扣，以及在运输途中餐具变形、材质变脆，造成大量次品。不过，经过技术发展，目前市场有经过PLA改性后的材料，可以有效克服原粒的缺点，有的甚至耐热温度高达120度以上，可以用作微波炉用具材料。
PLA不仅在一次用品、片材上的广泛应用，同时日本把PLA也应用在汽车领域。
日本东丽公司结合PLA树脂改性技术、纤维制造技术和染色加工技术，开发了以高性能PLA纤维为主要成份的车用脚垫和备用轮胎箱盖。备用轮胎箱盖已经在丰田汽车公司2003年推出的全面改进小型车“Raum”上使用。在继脚垫和备用轮胎箱盖开发以后，东丽公司有开发了适用于车门、轮圈、车座、天棚材料的其他汽车部件的PLA产品。
聚乳酸纤维的制备
聚乳酸在所有生物可降解聚合物中熔点最高，结晶度大，热稳定性好，加工温度在170~230℃之间，有良好的抗溶剂性，因此能用多种方式进行加工，如挤压、纺丝、双轴拉伸、注射吹塑。 聚乳酸及其共聚物的纺丝可采用溶液纺丝和熔融纺丝工艺，主要采用干纺-热拉伸工艺，而干纺纤维的机械性能要优于熔纺纤维。研究表明，聚乳酸的分子量及其分布、纺丝溶液的组成及浓度、拉伸温度、聚乳酸的结晶度和纤维直径，都影响最终纤维的性能。 聚乳酸是热塑性聚合物，可采用熔融纺丝。熔纺同溶液纺相比具有经济上的优势，因此对其研究非常活跃。PLLA对温度非常灵敏，在升温过程中特性粘度有较大幅度的下降，而且温度越高，△η越大。因此成纤聚合体中的金属、单体、水等的含量必须严格控制，尤其是残留金属及水分子在纺丝前必须严格去除，否则在纺丝过程中会引起分子量的急剧下降和腐蚀加工机械，制得的纤维性能降低。 在熔融纺丝前，把聚乳酸未端的-OH基
用醋酸酐和吡啶进行乙酰化，结果发现其热稳定性有所提高，为纺丝温度低于200℃，聚乳酸基本不发生热降解。采用二步法，即第一步熔融挤压，第二步热拉伸，可制得断裂强度高于7.2 cN/dtex的聚乳酸纤维。 聚乳酸在所有生物可降解聚合物中熔点最高，结晶度大，热稳定性好，加工温度在170~230℃之间，有良好的抗溶剂性，因此能用多种方式进行加工，如挤压、纺丝、双轴拉伸、注射吹塑。
聚乳酸纤维
聚乳酸纤维是一种天然材料聚合体，具有其它纤维没有的绿色性和优异的纤维性能，有望成为纺织工业新的经济增长点，并在医疗等领域大显身手。
现有合成纤维的资源基础－石油－总有枯竭的时候，而天然高分子在自然界的生物合成总量现在高达每年107~184×1012吨，利用率也很低。因此，如何充分利用这些资源将是今后纤维业的主要研发任务之一。
另一方面，现今人们对服装除了要求美观大方外，也越来越追求舒适性和功能性，还要考虑其环保性。而纤维素、淀粉和植物蛋白等植物资源，由于可以生物降解和循环再生，也是纺织产品发展的一大趋势。
近年来，以植物资源为原料的新型纤维的研究和开发受到了世界各国的高度重视，它们不但原料来源丰富、拥有可再生及可生物降解的特点，而且比合成纤维具有穿着舒适性和对人体皮肤的亲和性。在这类纤维中，上世纪90年代末实现工业化的聚乳酸纤维无疑是最具发展潜力的一种。
聚乳酸纤维的“绿色性”
发展“绿色工业”是实现可持续发展战略的基本出路，因此，是否符合“绿色化”要求是衡量一种新型纤维的
各种纤维的能源消耗量对比
聚乳酸由乳酸合成，乳酸的原料为所有碳水化合物富集的物质，例如粮食（玉米、甜菜、土豆、山芋等）以及有机废弃物（玉米芯或其他农作物的根、茎、叶、皮；城巿有机废物；工业下脚料等），可以不断再生，这有利于摆脱石油化纤的原料短缺威胁。将有机废弃物转化为乳酸，对于环境和资源保护也具有深远的意义。
聚乳酸所用的原料均无毒性，其中L-乳酸是一种有高生化活性及安全性的重要有机酸，被广泛应用于食品、化工、皮革、染料、化妆品、工业电子、农药、医药等领域。工艺中，发酵污水的处理不存在难题，聚合物合成过程无环境污染。虽然聚乳酸的纺丝可采用溶液纺丝和熔融纺丝来实现，但目前聚乳酸纤维的商业化生产均采取熔融纺丝工艺，如高速纺丝一步法或纺丝－拉伸二步法等，不使用有毒溶剂，简洁、清洁。
与天然纤维棉相比，聚乳酸纤维亩产量大，例如，棉
花的亩产量只有63Kg，而玉米的亩产量达325Kg，因此，同样1亩土地可以生产比棉纤维更多的聚乳酸纤维。除外，生产1吨棉纤维需要29000吨水，而生产1吨聚乳酸纤维的所需的水不到100吨。
同时，聚乳酸的熔点比丙纶还低，生产聚乳酸纤维消耗的能源量少于三大合成纤维，也低于PTT和Lyocell纤维，产品的综合能耗是目前大类化学纤维生产中最低的。
聚乳酸纤维市场状况
最早研究聚乳酸纤维的是日本钟纺（Kinebo）。
溶液纺丝采用的二氯甲烷、三氯甲烷或甲苯等溶剂有毒，而且溶剂回收困难，纺丝环境恶劣，工艺较为复杂，最终产品成本更高，从而其应用受到限制，到目前为止尚未见商业化生产报道。另一方面，熔融纺丝法生产聚乳酸纤维的工艺和设备正在不断地改进和完善，已成为乳酸纺丝成形加工的主流，各种用于生产涤纶的现行熔融纺丝工艺（高速纺丝一步法，纺丝-拉伸二步法）都可采用。
目前钟纺聚乳酸纤维年产量已达到700吨。尤尼吉卡（Unitika）使用美国CDP公司的聚乳酸通过熔融纺丝技术，成功地纺制了聚乳酸纤维、薄膜和纺粘非织造布Terramac，目前年产量已达1.6万吨（薄膜1万吨，纤维5000吨，纺粘非织造布1000吨）；纤维品种包括单丝、复丝和短纤维（常规型和皮芯复合型），纺粘非织造布包括常规型、皮芯复合型和模压型。
美国CDP积极联合日本与欧洲公司共同开展纺丝及下游产品加工与巿场开拓工作，取得不少成果，并于2003年1月发布了聚乳酸的品牌名称Ingeo。
日本伊藤忠（Itochu）、中国台湾远纺、美国Unify以及东丽（Toray），也都参与了和CDP的共同开发。此外，法国Fiherweb等也已研制出聚乳酸纤维及制品。香港福田以“粟米纤维”的名义开发了100%聚乳酸纤维布料和聚乳酸纤维与棉、弹性纤维以及涤纶等混纺、交织而得各种新型面料，具备一般人造纤维排汗、防臭和吸水以及易燃性低于涤纶等特性，制作儿童睡衣等产品。
专家预言，通过21世纪初期全球PLA聚合物和纤维的生产规模的扩大，随着乳酸原料生产成本的降低，其价格会向接近涤纶发展，且用途迅速扩展，经济效益将逐步显现。
中国研制聚乳酸纤维的有东华大学、华南理工大学等，上海华源、仪征化纤等企业已与美国CDP公司洽谈合作，并且开展了试纺工作。
东华大学2002年承担了“聚乳酸的合成方法及纤维制备工艺”设计，并建成了一条包括熔体制备、纺丝和热拉伸的试验线，进行了采用二步法（第一步熔融挤出，第二步热拉伸）生产聚乳酸的试验，并确定了各工序的最佳工艺参数，形成了聚乳酸纤维连续生产（包
括原料准备、熔体制备和成形工艺等）的关键技术。经中国化纤工业协会化纤产品检测中心测定，制备的拉伸纤维断裂强度达4.0cN/dtex，拉伸模量达62.3cN/dtex，断裂伸长为31%；经国家教育部东华大学纺织检测中心测定，热定型纤维断裂强度达3.79cN/dtex，拉伸模量达51.3cN/dtex，断裂伸长为23.5%；达到了国际先进水平。该项目2003年7月通过了中国石化集团公司的技术鉴定。
对于聚乳酸纤维/棉和涤纶/棉混纺面料的对比测试结果。
聚乳酸纤维的性能和用途
除了良好的生物可降解性外，聚乳酸纤维具有其他突出的优点。
物理机械性能和加工性能
聚乳酸纤维的物理性质介于涤纶和锦纶之间，强度、伸长等也与涤纶和锦纶相似，但熔点最低，模量较低，具有很好的手感。聚乳酸纤维的弹性回复率高，玻璃化温度适宜，说明其定型和保型性能好。聚乳酸纤维制成的服装吸湿性优于涤纶，悬垂性和抗皱性好，比涤纶服装更华丽美观，是制造内衣、外装、制服、时装的理想材料。
聚乳酸纤维与常用纤维的性能比较（*腈纶在熔融时分解）。
聚乳酸纤维的加工适应性也很好，可以适应机织、针织、簇绒和非织造等现有绝大多数加工设备。在双组分复合纤维制造中，PLA因其可以通过改性而调节和控制熔点、热粘合性以及热收缩性，通过控制双组分纤维的皮层熔点和结晶温度来生产海岛型复合纤维、生产高膨松性或低膨松性非织造布。此外，聚乳酸纤维的化学惰性较好，对许多溶剂包括干洗剂表现稳定，由此可以采用溶剂或非溶剂加工工艺。
染色性
聚乳酸纤维的染色以分散染料为好，能染浅、中或深的色泽，由于其折射率低，能染成深色。其染品的耐洗牢度和染料移染率良好，色牢度高于3级；耐紫外线，在氙弧光下不褪色，洗涤后基本上不变色。
舒适性
据模拟人体干燥和出汗皮肤状态下的对比测试表明，聚乳酸/棉混纺织物与同规格的涤纶/棉混纺织物对比有更大的舒适感。特别是其生物相容性好，不刺激皮肤，因此穿着时的舒适感特别好。
耐气候性
聚乳酸纤维聚乳酸纤维在室外暴露5300小时后，抗张强度可保留95%(涤纶60%)；500小时后，抗张强度可保留55%左右，优于涤纶，因此可用于农业、园艺、土木建筑等领域。
三种纤维的燃烧性能对比。
阻燃性
聚乳酸纤维的限氧指数是常用纤维中最高的，接近于国家标准对阻燃纤维限氧指数的要求(28~30)；燃烧时发热量低，只有轻微的烟雾释出，易自熄，火灾危险性小。
安全性
聚乳酸纤维植入体内后无毒副作用，而且有一
定的耐菌性和耐紫外性能，因此安全性好，不但可用作可吸收的手术缝合线和组织工程材料，而且很适合用于室外应用领域和室内装饰织物。
聚乳酸纤维的应用。
目前，聚乳酸纤维已制成复丝、单丝、短纤维、假捻变形丝、针织物和非织造布等，主要用于服装和产业领域。以聚乳酸纤维制得的布料具有真丝的光泽，优良的手感、亮度、吸水性、形状保持性及抗皱性，因此是较理想的面料，适合做服装尤其是妇女服装。
1998年，钟纺公司推出了聚乳酸纤维Lactron与棉、羊毛或其他天然纤维混纺制成的新型纺织品“Kanebo Corn Fiber”，1999年又正式展出由Lactron纤维制成的纺织品。2000年，尤尼契卡在亚洲产业用纺织品展览会上展出的产品有聚乳酸纤维与Lyocell纤维交织的毛巾、袜、裤子、T恤衫、衬衣、裙子等。
聚乳酸共聚物可吸收缝合线。
钟纺、尤尼契卡等还已将聚乳酸纤维的用途扩大到产业领域，主要是在土木工程中做网、垫子、沙袋和制土壤流失材料等；在农业、林业中做播种织物、薄膜、防虫防兽害盖布、防草袋和养护薄膜等，在渔业中做鱼网、鱼线等；在家用器具中作垃圾网、手巾、滤器、擦布等，在户外器具中做蓬布、覆盖布和帐篷等。
利用聚乳酸纤维在人体内可降解的特性，它在卫生医疗领域早已得到应用，主要做吸收缝合线、医用绷带、一次性手术衣、尿布等。
聚乳酸（玉米）纤维Ingeo
早在80年代就有设想：将来玉米将不再仅作为粮食而存在。今天，这种设想终于成为现实。美国卡吉尔·道（Cargill-Dow）公司向世人推出了一种新型的环保型纤维--由玉米制成的聚乳酸纤维Ingeo。
聚乳酸纤维是一种可完全生物降解的合成纤维，它可从谷物中取得。其制品废弃后在土壤或海水中经微生物作用可分解为二氧化碳和水，燃烧时，不会散发毒气，不会造成污染。是一种可持续发展的生态纤维。（见图1 聚乳酸的自然循环系统
聚乳酸纤维具有很多优异的性能，如比PET亲水性好；悬垂性、舒适性和手感好；回弹性好；较好的卷曲性和卷曲持久性；收缩率可以控制；强度高达6.23cN／dtex;；UV(抗紫外)稳定性好；比PET密度小；可以用分散性染料染色；成型加工性好；热粘结温度可以控制；结晶熔融温度可以在120-170℃范围内变化；可燃性低、发烟量小。这些特性刺激了聚乳酸纤维在纤维和非织造布领域的应用，并且聚乳酸纤维可以制成圆截面的单丝或复丝、三叶形截面的BCF(可用于织造地毯和毛毡)、卷曲或非卷曲的短纤维、双组份纤维、纺粘非织造布和熔喷非织造布等，这使聚乳
酸纤维在服装市场、家用及装饰市场、非织造布市场、双组份纤维领域、卫生及医用等领域有潜在的应用前景。
目前， PLA纤维已与棉、羊毛混纺，或将其长纤维与棉、羊毛或粘胶等生物分解性纤维混用，纺制成衣料用织物，生产具有丝感外观的T恤、茄克衫、长袜及礼服。这些产品具有以下特点：有优良的形态稳定性，如与棉混纺，几乎与涤棉具有同等的性能，处理方便；光泽较涤纶更优良，且有蓬松的手感；与涤纶同样富有疏水性，对皮肤不发粘；如与棉混纺做内衣，有助于水份的转移，不仅接触皮肤时有干燥感，且可赋予优良的形态稳定性和抗性；经测试，由聚乳酸纤维Ingeo制成的面料对人体皮肤无任何刺激性。
下面就聚乳酸纤维Ingeo作较为全面的介绍。
1 Ingeo发展简介
● PLA最早于1932年由Dupont发现，接着致力于发展手术用缝线
●日本Mitsui及Shimadzu 致力于PLA树脂之商业化，但其产能皆低于500T/Y，仅供应日本市场
●1992年Cargill与Dow Chemical 合作成立Cargill Dow
●公司致力生产PLA原料,2000年于Blair,Nebraska 完成Pilot Plant 产能为6,000T/Y
●2002年1月CD完成产能为14万吨之PLA厂
●2003年将该公司生产的聚乳酸纤维命名为[INGEO]
聚乳酸的应用
3.1 在生物医学上的应用
目前可用的医用高分子材料有聚四氟乙烯、硅油、硅橡胶等数十种,但是从生物医学的角度上来看,这些材料还不算理想,在使用过程中多少有些副作用,而聚乳酸是应运而生的一种新型医用高分子材料。脂肪族聚酯用于组织固定(如骨螺丝钉,固定板和栓) 、药物传送体系(如扩散控制) 、伤口包扎(如人造皮肤) 以及伤口闭合(如应用缝合线、外科用品) 。由聚乳酸和DL2乳酸与乙醇酸的共聚物制成的骨头螺丝钉、骨头固定板和生物器官钉已被应用,并可能在不远的将来替代金属移植物。这些生物可再吸收产物比金属移植物具几点优势: (1) 无应力屏蔽作用; (2) 无须在手术后移除; (3) 无金属腐蚀产物 。
3.1.1 药物控制释放体系 可生物降解聚合物微球是继脂质体、乳剂、天然高分子微囊后的另一种新型药物载体 。通过调节乳酸和其它单体的共聚,形成性能不同的PLA 类共聚物如乳酸2羟基乙酸共聚物(PLGA) 、乳酸2乙二醇共聚物(PELA) 等。聚乳酸(PLA) 及其共聚物作为生物可降解高分子材料由于其优良的生物可降解性、生物相容性被用作一些体内稳定性差、易变性、易被消化酶降解、不易吸收以及毒副作用大的药物控释制剂的可溶蚀材料,有效地拓宽了给药途径,减少给药次数和给药量,提高药物的生物利用度,最大程度地减少药物对
全身特别肝、肾的毒副作用,因此被广泛应用于药物缓释技术。用聚乳酸及其共聚物制得的载药微球,在药物的缓释、靶向释放及增长药效等方面,都有很好的效果。武汉利元亨药物技术有限公司易以木等研制了熊果酸聚乳酸纳米粒冻干粉针剂,该药物具有肝靶向作用,能抑制和杀灭肝癌细胞,降低p53、bcl22 和Toppo Ⅱ的表达。
把药物包埋于高分子聚合物基质中形成微球或微粒有多种技术:凝聚法、乳液聚合法及界面聚合法、界面沉积法、乳液—溶剂蒸发法等。其中乳液—溶剂蒸发法是应用最为普遍的一种,对于含油性药物微球大都采用OPW乳化溶剂挥发P抽提法。制备亲水性的多肽、蛋白质、疫苗微球通常采用相分离法 和W1POPW2 复乳法溶剂挥发法。
界面沉积法也可称为自发乳化P溶剂扩散法,是制备均匀的纳米级微球的一种方法。Fishbein 等用这种方法制备了载有酪氨酸磷酸化抑制剂的PLA 纳米粒子 ;具有生物活性的蛋白类药物也可用这种方法包埋在聚合物纳米粒子中,Kamashima 等用PLGA 作为胰岛素的载体材料,用自发乳化P溶剂扩散法制成纳米粒子,通过肺部给药。动物试验证明,与直接用胰岛素水溶液给药相比,聚合物纳米粒子给药具有明显的降血糖效果,且持续时间长。这种方法具有重复性好、药物包裹量大、粒子均匀的优点 。
Kumar 等用PVA2壳聚糖共混物稳定的具有特定尺寸和形状的PLGA 微球,通过乳液2溶剂蒸发技术形成用于DNA 传输的PLGA 微球,用原子力显微镜AFM、PCS 和FTIR 来表征微粒。用Zeta 电位和凝胶电泳研究了微粒的表面性能以及它们浓缩DNA 的能力。结果表明可以形成尺寸均一的球形微粒,可以有效地载上DNA 。这是目前制备水溶性多肽、蛋白质药物微球最常用的方法,有载药量高、蛋白质稳定性好、微球呈多孔表面、药物易于释放等优点。
多肽蛋白类药物具有良好的水溶性,如采用OPW法,会造成药物从油相转移到水相,得到的微球药物包埋率很低;而采用OPO 法往往会导致药物的变性失活。W1POPW2 复乳溶剂蒸发法可解决这一难题,因而被广泛应用于这类药物微球的制备。李孝红等就采用W1POPW2 法制备了血清白蛋PELA 微球,该微球球形规整,粒径集中在015～510μm ,突释现象不明显,释放速率较为恒定 。Meng 等采用此法,以血色素为模拟蛋白质,把PLA2PEG嵌段共聚物用作载药微球的载体材料,制得了PELA 微球 。
Perez 等用优化的WPOPW乳液溶剂蒸发技术和一种新的WPO 乳液P溶剂扩散技术,制备了包载以自由形式存在或者是用聚乙烯醇PVA 或聚乙烯吡咯烷酮(PVP) 装成胶囊的DNA 的聚乳酸2聚乙烯醇(PLA2PEG) 微粒,结果显示,质粒D
NA 可以有效包封,另外,取决于加工条件,这些微粒释放速率可快可慢 。上海大学尹静波等采用WPOPW的双乳液溶剂挥发法制备了含有纳米二氧化硅的52FuPPLA 及52FuPPLA2PEG微球,利用纳米二氧化硅的纳米吸附作用及其表面基团对52Fu 的作用,使载药量最高可达39.9 % ,有效减少氟尿嘧啶的毒副作用并提高药物利用率。
为尽量减少制备过程中有机溶剂对蛋白质的破坏,鉴于蛋白质在固体状态下比在水溶液中稳定,许多利用非水溶液蛋白质进行包埋的微球制备技术应运而生,如喷雾干燥 、超临界流体技术 、冷喷雾干燥技术等。
3.1.2
骨科固定和组织修复材料 组织工程是通过将体外培养的高浓度组织细胞种植在生物支架内,形成一个生物活性的种植体,当植入病变部位,生物材料被降解吸收时,新的组织或器官就形成,达到修复或重建缺损的组织或器官。其核心就是构建种植细胞和生物材料的三维复合材料 。其中骨折内固定材料要求植入聚合物在创伤愈合过程中缓慢降解,如骨夹板、骨螺钉;组织修复材料要求聚合物在相当时间内缓慢降解,在初期或一定时间内在材料上培养组织细胞,使其生长成组织、器官,如软骨、肝、血管、神经和皮肤。聚乳酸用作骨科固定材料其初始强度和承载能力已经可以与金属螺钉媲美。
众所周知,传统的骨折内固定材料一般由不锈钢、钛及其合金制成,但其主要存在以下三方面的缺陷 。早在1971 年Kulkarm 等首先开始进行PLA 作为骨折内固定材料的研究工作,他们制得的棒状材料初始强度高达42～51Mpa ,并将2mm 厚的PLA 片用于猴踝骨试验 。Getter 等将PLA 制成骨板和骨钉应用于狗骨折固定,试验结果表明采用常规的注模法、压模法制造的骨折内固定材料机械强度不能满足临床要求 。进入上世纪90 年代, Bostman 和Claes 等 用PLLA 作骨折内固定材料进行临床试验获得满意结果,但在后期由于缓慢降解出现“迟发性异物反应”导致无菌性炎症并发症,于是生物相容性更好的PDLLA 再次引起人们的兴趣, Rohman 等制成了以聚DL2丙交酯P聚甲基丙烯酸甲酯为基材半互穿网络,可作为可调孔径大小的多孔网络的先驱体 。
目前,PLA 材料作为骨科内固定材料的不足之处有以下几方面: (1) 不具有骨传导性,修复骨缺损的速度很慢,对于较大的骨质缺损,难以达到完全骨修复; (2) 材料机械强度还不足以能作为承力部位的骨折内固定材料; (3) 其早期生物降解速度较快,以至于无法保证满足在新的骨组织生长出来之前力学性能要求,中期的降解速度又太慢,使得在新的骨组织生长出来之后仍有残余物留在体内导致并发症; (4) 日
本学者1995 年曾报道PLA 具有致癌作用,且其实验发生率高达44 % ,但也有学者质疑其实验设计,故此问题有待于长期观察。
组织工程这一方法目前已在皮肤细胞、胚胎干细胞、软骨、血管修复、神经修复、视网膜色素上皮(RPE)细胞和骨等方面作过尝试。用PLLA 制成底层多孔、顶层致密的双层膜作皮肤替代品基材, 底层供粘附皮肤及伤口, 顶层作细胞培养, 可用于三级烧伤及大规模皮肤缺损的治疗, 在移植部位及整个动物无过敏反应。由于胚胎干细胞的多功能性和增殖能力使得它们有望成为用于组织工程和再生的细胞源,Kimberley 等研究结果发现PLGA 微球作为生物活性因素的传输体系和多功能性细胞的支架。值得注意的是,其研究也证明PLGA微球有望用于多功能性细胞的移植基体,用于组织工程和再生 。武汉理工大学阎玉华等研制了复合型聚乳酸缓释人工神经导管材料,是生物可吸收的聚乳酸与纳米羟基磷灰石粉和诱导神经生长的神经生长因子(NGF)的复合材料,用于修复人体神经缺损,其修复效果,与自体神经移植相近 。
3.1.3 外科缝合线 长期以来, 外科用可吸收手术缝合线主要是羊肠线和近期发展起来的PGA 手术缝合线, 尽管这两种缝合线广泛应用于外科手术, 但在缝合和打结时都比较困难, 羊肠线易产生抗体反应, 在被人体吸收过程中强度下降过快; PGA 线对细菌抵抗能力差, 在空气中易分解。而聚乳酸及其共聚物缝合线柔软性好、易染色, 缝合和打结比较方便。另外, 该类聚合物还具有生物相容性好、改变共聚物组成可控制吸收周期的特点,用乙交酯和丙交酯合成的手术缝线已成功地应用于临床治疗。
由于缝合线的机械强度要求,通常用高分子量PLA 经熔融或溶液纺丝制成外科缝线。大量研究考察了聚合条件对PLA 分子量以及干纺、湿纺及拉伸条件等对缝线结晶度、抗张强度的影响, Suesat 等考察了纺丝参数对纤维拉伸性能和结构的影响。为提高缝合线的柔韧性,在聚合物中加入限量的增塑剂,如骨胶原,低分子量的PLA ,各种无机盐类等,使得缝合线更加柔韧。当PLA 纤维用作外科缝线时,局部炎症及异物排斥反应会随时间而消失。
3.1.4 眼科植入材料 视网膜脱离是严重致盲性的眼病,通常是通过手术,在眼巩膜表面植入填充物,并结合激光、冷冻等医学手段使裂孔愈合。目前,这种填充物通常采用硅橡胶或硅胶海绵制成,由于这两种物质是生物不可降解材料,常引起不同程度的异物反应,而聚乳酸即可解决这个问题。武汉大学卓仁禧等采用溶剂挥发法将聚乳酸制成厚度为1mm 左右的膜片,将膜片植入家兔眼部的巩膜表
面,通过B 超测试膜片所顶起的巩膜嵴高度来观察其体内降解性能。结果表明聚乳酸膜片在组织中既有一定的降解性,又符合视网膜脱离修复手术对巩膜嵴维持时间的要求,是一种理想的填充材料 。
3.2 PLA 在纺织领域的应用
PLA 在纺织领域的研究应用开发是最近10 年左右开始的。聚乳酸可用纺粘法或熔喷法直接制成非织造布,也可先纺制成短纤维,再经干法或湿法成网制得非织造布。聚乳酸非织造布用于农业、园艺方面,可用作种子培植、育秧、防霜及除草用布等;在医疗卫生方面,可用作手术衣、手术覆盖布、口罩等,也可用作尿布、妇女卫生巾的面料及其他生理卫生用品;在生活用品方面,可用作衣料、擦揩布、厨房用滤水、滤渣袋或其他包装材料。1993 年美国田纳西大学开始研究基于PLA 的纺粘和熔喷无纺布;1994 年日本Kanebo 公司开发了“Lactron”纤维和熔喷无纺布;1997 年法国的Fiberweb 公司采用PLA 为原料制备了100 %PLA 无纺布 。发明专利“聚乳酸树脂和由其构成的纤维制品及纤维制品的制造方法”(申请号0080911012) 记载了以聚乳酸为原料的纤维制品,其长纤维无纺布制品的平均纤维细度为1～15dtex(14μm～42μm ) 。由于其纤维细度较粗,限制了其作为过滤材料的应用。2004 年东华大学研制了超细聚乳酸纤维非织造布,平均纤维细度为217μm ～9107μm。可作为过滤材料] 。
3.3 PLA 在包装领域的应用
PLA 在包装领域的用途主要可用做包装带、包装用膜、农用薄膜、泡沫塑料、餐具、园艺用膜、冷饮杯等。2002 年日本一学者开发了具有生物降解性和优良的机械性能以及柔韧性的包装带,该包装带材料由结晶性聚乳酸、增塑剂和无机填料组成,适用于自动包装机] 。
沈阳师范大学的刘芙燕、陈玉璞用低聚乳酸作为包膜材料采用物理法对尿素进行包裹,制作包膜尿素,具有肥效长,养分利用率高等特点 。中国科学院长春应用化学研究所韩常玉等研制了过氧化物交联可生物降解聚乳酸泡沫塑料和含扩链剂可生物降解聚乳酸泡沫塑料] ,具有优异的物理性能,使用后可完全生物降解。
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根据以上对国内聚乳酸生产线的总结分析可以看出，我国目前已建的聚乳酸生产线，规模普遍较小，通常为几十吨或几百吨；可喜的是，拟建项目或扩张项目规模大多达万吨级。相信在不久的将来，聚乳酸在我国的众多领域将代替传统产品，发挥其生物可降解功能。
聚乳酸的基本性质
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) 。常用易得的是PDLLA和PLLA ,分别由乳酸或丙交酯的消旋体、左旋
体制得。
聚乳酸(PLA) 是一种真正的生物塑料,其无毒、无刺激性,具有良好的生物相容性,可生物分解吸收,强度高,不污染环境,可塑性好,易于加工成型。由于聚乳酸优良的生物相容性,其降解产物能参与人体代谢,已被美国食品医药局(FDA) 批准,可用作医用手术缝合线、注射用胶囊、微球及埋植剂等。
同时聚乳酸存在的缺点是: (1) 聚乳酸中有大量的酯键,亲水性差,降低了它与其它物质的生物相容性;(2) 聚合所得产物的相对分子量分布过宽,聚乳酸本身为线型聚合物,这都使聚乳酸材料的强度往往不能满足要求,脆性高,热变形温度低(0146MPa 负荷下为54 ℃) ,抗冲击性差; (3) 降解周期难以控制; (4) 价格太贵,乳酸价格以及聚合工艺决定了PLA 的成本较高。这都促使人们对聚乳酸的改性展开深入的研究。
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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，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，这对保护环境非常有利。
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。进而加工成农用织物、保健织物、抹布、卫生用品、室外防紫外线织物、帐篷布、地面垫等等，市场前景十分看好。
聚乳酸有良好的相溶性和可降解性，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，低分子量聚乳酸作药物缓释包装剂等。
聚乳酸是一种全新形态的塑料,它来源于自然循环再生的概念，一个和现今传统塑料正好相反的概念，它不是由有限的石化资源（石油）所制成，而是使用可再生的植物资源（如玉米）所提出的淀粉原料制成。淀粉原料可经由发酵过程制成乳酸，再通过化学合成转换成聚乳酸。90年代由葡萄糖转成乳酸的制造技术已有重大的突破，聚乳酸生产技术的改进降低了聚乳酸的生产成本。
聚乳酸的分解：
聚乳酸的分解有两个阶段：经水解反应分解之后再靠微生物分解。在自然环境中首先发生水解，然后，微生物进入组织物内，将其分解成二氧化碳和水。在堆肥的条件下（高温和高湿度），水解反应可轻易完成，分解的速度也较快。在不容易产生水解反映的环境下，分解过程是循序渐进的。传统石化原料会增加二氧化碳的释放，但聚乳酸不会有此现象，在分解过程中产生的二氧化碳，可再次被使用成为植物进行光合作用所需的碳原子。
聚乳酸的特性：
聚乳酸除了有生物可降解塑料的基本的特性外，还具备有自己独
特的特性。传统生物可降解塑料的强度、透明度及对气候变化的抵抗能力皆不如一般的塑料。聚乳酸和石化合成塑料的基本物性类似，也就是说，它可以广泛地用来制造各种应用产品。聚乳酸也拥有良好的光泽性和透明度，和利用聚苯乙烯所制的薄膜相当，是其它生物可降解产品无法提供的。
聚乳酸具有最良好的抗拉强度及延展度，聚乳酸也可以各种普通加工方式生产，例如：熔化挤出成型，射出成型，吹膜成型，发泡成型及真空成型，与目前广泛所使用的聚合物有类似的成形条件，此外它也具有与传统薄膜相同的印刷性能。除了硬的聚乳酸，也开发出具弹性的聚乳酸，如此，聚乳酸就可以应各不同业界的需求，制成各式各样的应用产品。
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。
聚乳酸应用：
聚乳酸产品的加工可利用普通塑料的生产技术，根据聚乳酸的特性，已经开发出聚乳酸的各式产品，包括薄膜、片材、纤维及绳带类产品。
1、食品包装物
2、集成电路的包装材料：半导体的包装材料要达到100%的回收是很困难的，就半导体包装材料而言，强度、尺寸的精确性、抗静电及色泽的要求都非常高，聚乳酸的表现非常杰出。在使用过后，可以被安全的处置，不会产生任何有害物质。
3、农业、园艺、以及花木工程：焚烧大量收集来的垃圾产生有害物质，同时也产生污烟及气味，对周围环境及居民产生不良的影响。
4、聚乳酸的出现不止于局限于工业界的改革，而且它将会导致家居日常生活上的重大变化。日常家庭生活中，在很多方面都与塑料膜和包装息息相关，大部分石化产品中都被认为是废弃物随处丢弃，回收这些废弃物和垃圾须要昂贵的费用，然而聚乳酸能被分解，在家中就能处理。
5、玩具：
聚乳酸有着许多独一无二的、在传统生物可降解塑料领域找不到的特性，它安全、卫生、抗菌。利用这些优良的特性，期望能扩大聚乳酸的用途。
预计在不久的将来，聚乳酸会取化以石油为基础的传统塑料，成为我们日常生活中必要的一部分。聚乳酸将带领我们进入一个资源回收与再利用的社会。
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范文二：聚乳酸合成
河北工业大学化工学院研究型开放实验报告
题 目： 聚乳酸的合成
作 者：姓名： 马伟佳 班级： 高分子材料与工程C092班 学
号： 096363 成绩：
合作者：姓名： 陈超 班级： 高分子材料与工程C091班 学
号： 096343
指导教师： 张庆新 教授
2012年 9月12日
聚乳酸的合成
姓名：陈超 班级：高分子C091 指导教师：张庆新 日期：2012.7—10
摘要
本文研究了丙交脂开环聚合合成聚乳酸的制备工艺。先通过优化实验得到高纯度，高收率的丙交脂，再以自制丙交脂为原料合成聚乳酸。在丙交脂制备工艺优化过程中，通过控制脱水时间和催化剂加入量调控低聚乳酸的相对分子量。
在丙交脂的制备过程中以50mL（AP）乳酸为原料，3.0mL辛酸亚锡（CP）为催化剂，减压脱水温度为127℃，初始解聚温度为150℃，甘油加入量为7mL，
最终解聚温度为210℃，得到的粗丙交酯经重结晶，抽滤、干燥作为下一步反应的原料。在聚乳酸合成工艺优化过程中，以实验室现有工艺条件为基础，采用减压蒸馏的方法，三次重结晶丙交脂为原料，并与催化剂辛酸亚锡的摩尔比控制在（25~50）：1，通氮气保护，真空度-0.08MPa（仪器问题，致使真空度偏小、未达到理想真空度）,反应24h，产物黏均分子量为145.3万（(氯仿为溶剂，乌氏黏度计测量，(30.0士0.1)℃ [η]=2.27×10M）而GPC法所测分子量。
关键词：乳酸 丙交酯 开环聚合 聚乳酸
一、综述
如今随着科学与社会的发展，环境和资源问题越来越受到人们的重视，成为全球性问题。以原油为原料的塑料材料应用广泛，但其使用后很难回收利用了，造成了目前比较严重的“白色污染”问题。由于石油资源不可再生，因而以石油资源为原料的工业产品大量不合理使用给人类带来了严重的资源短缺问题。可降解材料的出现，特别是其他原材料的可再生性为解决这一问题提供了有效的手段。
聚乳酸（Polylactic acid，PLA
资源（如玉米）所提出的淀粉原料制成。淀粉原料经由发酵过程制成乳酸，再通过化学
解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，
2030年全球温度将升至60
乳酸塑料则是掩埋在土壤里降解，产生的二氧化碳直接进入土壤有机质或被植物吸收，不会排入空气中，不会造成温室效应。
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
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。 ⑶相容性与可降解性良好。聚乳酸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，低分子聚乳酸作药物缓释包装剂等。 ⑷除了有生物可降解塑料的基本的特性外，还具备有自己独特的特性。传统生物可降解塑料的强度、透明度及对气候变化的抵抗能力皆不如一般的塑料。 ⑸ 聚乳酸（PLA）和石化合成塑料的基本物性类似，也就是说，它可以广泛地用来制造各种应用产品。聚乳酸也拥有良好的光泽性和透明度，
是其它生物可降解产品无法提供的。 ⑹具有最良好的抗拉强度及延展度，聚乳酸也可以各种普通加工方式生产，例如：熔化挤出成型，射出成型，吹膜成型，发泡成型及真空成型，与目前广泛所使用的聚合物有类似的成形条件，此外它也具有与传统薄膜相同的印刷性能。如此，聚乳酸就可以应各不同业界的需求，制成各式各样的应用产品。 ⑺薄膜具有良好的透气性、透氧性及透二氧二碳性，它也具有隔离气味的特性。病毒及霉菌易依附在生物可降解塑料的表面，故有安全及卫生的疑虑，然而，聚乳酸是唯一具有优良抑菌及抗霉特性的生物可降解塑料。 ⑻当焚化聚乳酸（PLA）时，其燃烧热值
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。
总的来说，PLA的制备是以乳酸为原材料进行合成的。目前合成方法有很多种，较为成熟的是乳酸直接缩聚法，另一种是先由乳酸合成丙交酯，再在催化剂的作用下开环聚合，另外还有一种固相聚合法。
1.乳酸直接聚合法
直接聚合法早在20世界30—40年代就已经开始研究，但是由于涉及反应中的水脱除等关键技术还不能得到很好的解决，所以其产物的分子量较低（均在4000以下），强度极低，易分解，没有实用性。直接法的主要特点是合成的聚乳酸不含催化剂，因此缩聚反应进行到一定程度时体系会出现平衡态，需要升温加压打破反应平衡，反应条件相对苛刻。近几年来，通过技术的创新与改进，直接聚合法取得了一定的进展，应该在不久的将来随着技术的不断成熟，能够应用于工业化的大生产中去。
2.开环聚合法
丙交酯开环聚合是目前研究最多的合成聚乳酸的方法，也是一种获得高分子量聚乳酸的有效方法，即先将乳酸脱水缩合得到的丙交酯分离出来，再在催化剂
作用下开环聚合得到聚乳酸，分子量可以用催化剂浓度及聚合体系的真空度来控
制，这种方法得到的产品分子量较高。根据所用催化剂种类的不同丙交酯开环聚合可按阳离子聚合、阴离子聚合、配位聚合三种方式进行。
用于丙交酯开环聚合的阳离子催化剂可分为三类：质子酸、路易斯酸、烷基化试剂。这类催化剂只能催化内酯本体聚合，且产物分子量不高。阴离子开环聚合的催化剂为强碱，这列催化剂反应速度快，活性高，可进行本体或溶液聚合，但副反应极为明显，不
利于制备高分子量的聚合物。配位开环聚合，也称配位–插入聚合，研究最深，应用最广。催化剂主要为几种金属有机化合物和氧化物。金属有机化合物可分为三类：烷基（或芳基）金属、烷氧基金属和羧酸盐。其中催化剂辛酸亚锡的催化效率高，并已经通过美国食品医药局检验可作为食品添加剂，从而成为最常用的催化剂。
3.固相聚合法
这种方法是将直接聚合法得到的低分子量树脂在减压真空、温度在Tg—Tm之间的条件下进行聚合反应得到，以提高其聚合度，增加分子量，从而提高材料强度和加工性能。
二、实验部分
1.实验药品与仪器：
乳酸（AR）、辛酸亚锡（CP）、甘油（AR）、乙醇（AR）、苯（AR）、氮气、冰块； 250mL单口圆底烧瓶、直形冷凝管、尾接瓶、三口接头、油浴锅、真空泵、油泵、抽滤瓶、分析天平、磁子、量筒
2.实验步骤：
⑴丙交酯的制备：
①取50mL乳酸，加入3mL辛酸亚锡作为催化剂，加入250mL单口圆底
烧瓶中，并加入磁子，安装冷凝管、尾接瓶及减压蒸馏装置;以甲基硅油油浴
为热源，电子继电器控温装置控制油浴温度，在127℃下常压脱水至无冷凝水蒸出，停止反应。
②在除去脱水反应尾接瓶中水后，按照第一步脱水反应的装置，加入甘油，
在蒸馏头和冷凝管之间加一个装有保温套的三口接头，下接接收瓶并置于冰水浴中。开始第二步解聚反应，初始解聚温度为150℃，快速升温，迅速减压至油泵所能够达到的最高真空度，升温至200℃以上，接收馏出产物，迅速升温至所需的最终解聚温度210℃，至反应瓶中再无馏出液蒸出，停止反应。
③用蒸馏水冲洗冷凝管及接受瓶中蒸出的粘稠白色糊状物，使馏出液充分析
晶，用水冲洗去反应产物中乳酸、低聚物等杂质，并研磨至无结块后，抽滤，产物放入真空干燥箱中干燥至恒重，称重
⑵丙交酯重结晶：
①在圆底烧瓶中加入上步反应中所制得的丙交酯，置于80℃水浴锅中，慢慢加入一定比例量的乙醇溶剂，直至丙交酯完全溶解。
②让烧瓶在冰水浴中冷却，静置，结晶，减压过滤，分离出晶体，置于真空干燥器中干燥。
⑶聚乳酸的合成：
①称取3g自制丙交酯为原料， 0.15g辛酸亚锡为催化剂，加入到250mL的单口圆底烧
瓶中，加入磁子，安装抽滤头及减压装置，
减压至高真空(实际只达0.08MPa)，缓慢加热至烧瓶中固体完全溶解再封管，充分抽取出溶剂;然后烧瓶在油浴中加热，同时通氮气保护。控制油浴温度在130℃左右，聚合24h后停止反应。
三、实验结果与讨论
1.热分析(DSC)
DSC 分析条件：
采用 Diamond DSC 差式扫描量热仪，氮气保护，升温速度5℃/min，从 0℃ 扫描到 300℃。
聚乳酸的 DSC 分析图如下所示：
聚乳酸的DSC曲线
又图可以看出130℃左右出现一小峰，183℃左右出现一大峰，推断实验制得聚乳酸熔点为183℃；但通过凝胶色谱法（GPC）测得该聚乳酸分子量不足1万熔点不到100℃，由此知推断并不准确，高峰可能是由于聚乳酸中的杂质在高温下分解导致。
2.乌氏粘度计测定粘均分子量
●仪器：恒温槽 1 套，移液管（5mL、10mL）各 1 支，乌氏粘度计（φ0.49） 1 支，秒表 1 个，容量瓶（25mL）1 个，洗耳球 1 个，砂芯漏斗 1 只，电吹风 1 个，25mL容量瓶2个，大小烧杯若干
●试剂：苯（AR）
●实验步骤：
（1）配置溶液
用分析天平精确称取聚乳酸 0.1000g，加入到 25ml 容量瓶中，然后加入约
20ml苯，静置。待聚乳酸溶解后，于 30℃下定容，摇匀，待用。
（2）调节恒温槽温度
恒温在（ 30±0.1）℃，将粘度计垂直置于恒温槽中，使水浴浸在 G 球以上。
（3）洗涤粘度计
本实验采用乌氏粘度计。先将经砂芯漏斗过滤的洗液倒入粘度计内进行洗
涤，再用蒸馏水冲洗。粘度计的毛细管要反复用水冲洗。最后，用电吹风的热风 吹粘度计 F、D 球，造成热气流，烘干粘度计。
（4）测纯溶剂的流出时间t
移取10mL已恒温的三氯甲烷，由C管注入粘度计内，再恒温 5min后，封闭B 管，用洗耳球由A管吸溶剂上升至G球，同时松开A、B管。G球内液体在重力作 用下流经毛细管，当液面恰好到达刻度线a时，立即按下秒表，开始记时，待液 面下降到刻度线b时再按下秒表，记录溶液流经毛细管的时间。重复测定三次， 每次测得的时间不得相差 0.2s，取其平均值，即为溶剂的流出时间t
（5）测定溶液的流出时间 t
待t
测完后，洗净烘干，用移液管移取配好的溶液 10 mL倒人砂芯漏斗中，
经过滤加入到乌氏粘度计中，密封 B 管，用洗耳球在 A 管多次吸液至 G 球，以洗涤
A 管。用上述方法测定溶液的流出时间 t (单位：s)，重复三次，并记录数据t1；然后向粘度计中加入 5ml 纯溶剂稀释，此时溶液的浓度为原来浓度的2/3，将溶液吸至小球两次，使溶液混合均匀且恒温后，再测流出时间t2。同样依次加入溶剂 5ml，10ml，10ml，使溶液浓度稀释至初始浓度的 1/2，1/3，1/4，依次测定流出时间，记为 t3，t4，t5(单位：s)。
（6）仪器清洗
实验完毕后，将溶液倒出回收，将所用玻璃器皿先用溶剂仔细清洗三遍，然
后用洗涤液清洗，自来水清洗，最后用蒸馏水洗净，烘干备用。
由于实验数据不理想决定换用凝胶色谱法（GPC）测定分子量。
3.凝胶渗透色谱法（GPC）测定分子量。
图2.聚乳酸的GPC曲线
3.聚乳酸的分子量分布曲线
GPC法测得所制聚乳酸的分子量为：Mp=6081，Mn =3549 Mw=7273 =13555 Mv=6535
分子量分布为：PD=2.04931 Mz
4.结果分析 ：
由于分子量低，没有制得高分子量聚乳酸所以实验不成功，分子原因如下：
1) 最初乳酸脱水缩合制丙交脂是并没有充分脱水导致丙交脂纯度不高。
2) 聚合过程中的真空度为-0.08MPa，未达到-0.098MPa，真空度不足。反应时间为30
个小时，文献资料记录时间最少为36个小时，肯能与反应时间有一定关系。
3) 聚合用催化剂辛酸亚锡为化学纯，纯度不够。
四、实验体会与心得
这次开放性实验不同以往的实验照搬课本流程和数据，从拿到课题后的查阅文献到最后的数据处理，每一步我们都遇到很多难题。对实验产品聚乳酸有了全面的认识和理解，虽然实验并不成功，但是实验过程让我对本专业有了系统的认识，加强了实验自主动手能力等这些是以往实验学不到的。
在此非常感谢张庆信老师耐心的指导，其严谨认真的态度让我受益匪浅；还要感谢在实验过程中知道我们的牛淳良学长还有实验同组马伟佳同学的细心工作。
五、参考文献
[1] 高分子物理
[2]高分子物理实验讲义
[3] 李亚军. 可降解聚乳酸材料的研究. [硕士学位论文]，中南大学，2004
[4] 汪昆华. 聚合物近代仪器分析.北京:清华大学出版社，1991
[5] 张淑贞. 丙交酯开环聚合制备聚乳酸的工艺研究.[硕士学位论文]，天津大学，2007
[6] 魏军. 聚L一乳酸的合成研究[D].南京:南京工业大学，2007.
[7]于江涛， 马海洪. 丙交醋合成研究的进展[J].聚酷工业，2009，22(2)
范文三：PLA聚乳酸
PLA聚乳酸综述摘要 聚乳酸类材料是一种用途广泛的生物降解高分子材料，已经成为生物医用材料中最受重视的材料之一。乳酸均聚物的合成主要有两种方法：丙交酯开环聚合法和直接缩聚法。本文简要讨论了各种方法的机制。另外，本文详细介绍了聚乳酸材料的性能及其应用。并且，由于乳酸均聚物合成的成本高，产物分子量低及其疏水性，脆性等性能缺陷，限制了其应用范围。目前对聚乳酸的研究主要集中在改性上，因此，本文简单介绍了各种改性方法。
关键词 聚乳酸 合成 性能 应用 改性 展望
0 前言
聚乳酸（PLA）材料是一种用途广泛的生物降解高分子材料，已经成为生物医用材料中最受重视的材料之一。（1）聚乳酸也称为聚丙交酯，属于聚酯家族。聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且可以再生。聚乳酸的生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，因此是理想的绿色高分子材料。 1 聚乳酸合成
乳酸均聚物的合成主要有两种方法：丙交酯开环聚合法和直接缩聚法。(2-3)
1.1直接缩聚法
乳酸同时具有—OH和—COOH，可直接缩聚。通过乳酸直接缩聚得到聚乳酸，但由于反应产物水难以从体系中排除，所以产物分子量较低，很难满足实际要求。
PLA直接缩聚原理为：
1.2 开环聚合法
第一步是乳酸经脱水环化的丙交酯
第二步是丙交酯经开环聚合得聚丙交酯
该体系的优点是收率高，溶剂消耗量小，熔点能达到要求。
目前，日本、美国和法国等国家正积极开发利用农副产品为原料发酵生产聚乳酸。日本钟纺公司以玉米为原料发酵生产聚乳酸，利用聚乳酸制成生物降解性发泡材料。 其生产过程是在聚乳酸中混入一种特殊添加剂，对其分子结构进行控制，使之变为易发泡的微粒，再加入用碳水化合物制成的发泡剂，在成型机中成型，经高压水蒸气加热成发泡材料。该材料的强度、压缩应力、缓冲性和耐药性等与聚苯乙烯塑料相同，经焚烧后不污染环境，还可作肥料。 美国一家研究所把制乳酪后的废弃土豆转化为葡萄糖浆，再用细菌发酵成含乳酸酵液，经电渗析分离、加热使水分蒸发，得到可制成薄膜的聚乳酸，可作为保险袋及替代聚乙烯和防水蜡的包装材料。 法国研制出用甜菜
为原料，先分解成单糖，发酵生产乳酸，再用化学方法将乳酸聚合成聚乳酸。制作聚乳酸的方法很多，如利用工业制糖工序的下脚料贫糖液来生产聚乳酸，使生产成本大幅度下降。
2 聚乳酸性能及应用
2．1
聚乳酸（PLA）是一种新型的生物降解材料，使用可再生的植物资源（如玉米）所提出的淀粉原料制成。淀粉原料经由发酵过程制成乳酸，再通过化学合成转换成聚乳酸。其具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，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，这对保护环境非常有利，是公认的环境友好材料。
2.2
机械性能及物理性能良好。聚乳酸适用于吹塑、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。进而加工成农用织物、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。
2.3
相容性与可降解性良好。聚乳酸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，低分子聚乳酸作药物缓释包装剂等。
2.4
聚乳酸（PLA）除了有生物可降解塑料的基本的特性外，还具备有自己独特的特性。传统生物可降解塑料的强度、透明度及对气候变化的抵抗能力皆不如一般的塑料。
2.5
聚乳酸（PLA）和石化合成塑料的基本物性类似，也就是说，它可以广泛地用来制造各种应用产品。聚乳酸也拥有良好的光泽性和透明度，和利用聚苯乙烯所制的薄膜相当，是其它生物可降解产品无法提供的。
2.6
聚乳酸（PLA）具有最良好的抗拉强度及延展度，聚乳酸也可以各种普通加工方式生产，例如：熔化挤出成型，射出成型，吹膜成型，发泡成型及真空成型，与目前广泛所使用的聚合物有类似的成形条件，此外它也具有与传统薄膜相同的印刷性能。如此，聚乳酸就可以应各不同业界的需求，制成各式各样的应用产品。
2.7
聚乳酸（PLA）薄膜具有良好的透气性、透氧性及透二氧二碳性，它也具有隔离气味的特性。病毒及霉菌易依附在生物可降解塑料的表面，故有安全及卫生的疑虑，然而，聚乳酸是唯一具有优良抑菌及抗霉特性的生物可降解塑料。
2.8
当焚化聚乳酸（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，而且焚化聚乳酸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。
3 聚乳酸的改性
聚乳酸(PLA) 降解材料具有良好的物理性能和生物相容性,但同时存在着降解速度难以控制,强度和韧性不够以及致炎效应等缺点,为此人们对PLA 进行大量的改性研究。聚乳酸的改性方法有物理改性、化学改性。物理改性主要是通过共混、增塑及纤维复合等方法实现对聚合物的改性。化学改性包括共聚、交联等，主要是通过改变聚合物大分子或表面结构改善其脆性、疏水性及降解速率等。现在,人们关注最多的是共聚改性,其通过调节乳酸(LA) 和其他单体的比例改变聚合物的性能,或由第二单体给PLA 以特殊性能,特别是该单体为某功能分子时更加受到重视。
3.1 共聚改性
聚乳酸的共聚改性旨在聚乳酸主链中引入另一种分子链, 使PLLA 大分子链的规整度下降、结晶度降低, 以提高柔性和弹性。聚乳酸的共聚改性物可以是生物降解类材料如乙交酯、己内酯等, 也可以是非生物降解类材料如聚甲基丙烯酸甲酯、聚丁二烯、聚酰亚胺等。共聚改性是通过调节乳酸和其他单体的比例来改变聚合物的性能,使力学性能、功能反应性能等方面有很大的提高。
3．2 交联改性
交联改性是指在交联剂或辐射作用下，通过加入其它单体与聚乳酸发生交联反应，生成网状聚合物，改善其性能。PLA用作骨固定材料时强度还不够，适度的交联可提高其强度。交联剂通常是多官能团物质，针对不同情况，交联方式和交联情况都会有所不同。
4聚乳酸材料展望
聚乳酸作为一种环保材料，其优良性能在医学及生态保护方便具有重大的作用。近年来,国内外可生物降解塑料得到了很快的发展,成为可持续、循环经济发展的焦点。无论是从能源替代、二氧化碳减少,还是从环境保护方面都具有重要意义。与其它生物基或者生物降解塑料相比, PLA是其中最具代表性和最重要的一种塑料, PLA具有良好的可降解性、生物相容性,原料易得等优点,其领先地位可以由目前PLA在包装、纺织、医药卫生等领域的广泛应用,越来越多的PLA新型产品,逐渐增加的在建项目,日益扩大的工业生产规模和加工企业数量,以及与PLA相关的专利及文章的发表来证明,在当今社会必然有着广阔的研究和应用前景。
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塑料工业 ,2004，32（12）：8-10
化学专业 李达 2010438056 化学与环境科学学院
范文四：聚乳酸PLA
聚乳酸（PLA）利用来自于谷物或其它有机物的发酵糖可以生产乳酸，而乳酸可以通过聚合反应得到一种线形脂肪族聚酯--聚乳酸（PLA）。PLA的降解分为两个阶段，第一阶段是它的酯基团逐步水解成为乳酸和其它小分子，然后这些小分子被环境中的微生物所分解。
PLA经常和淀粉共混以增强其可降解性能并降低成本。但是这种共混产物太脆了，因此常常还要加入一些增塑剂如甘油和山梨糖醇使其变得柔软一些。一些生产者也经常使用一些别的可降解聚酯与PLA共混来达到替代增塑剂的目的。
PLA材料具有光洁的表面和高度的透明度，因此可以在某些应用领域同聚苯乙烯和PET竞争。PLA已经应用于如水果蔬菜、鸡蛋、熟食和烘烤食品的硬包装。PLA薄膜正在用于三明治、饼干和鲜花等商品的包装上。还有将PLA吹塑成瓶子用于包装水、汤、食品和食用油等方面的应用。一些汽车制造商，最著名的如日本的丰田公司，正在进行将PLA和其它可生物降解塑料应用于未来轿车的研究。
完全生物质高分子材料——聚乳酸〔PLA〕是被世界视作继金属材料、无机材料、高分子材料之后的“第四类最具广泛应用价值和环保应用价值的新型高分子材料”，是国家列入“九五”、“十五”、“863”、“十一五”和《国家中长期科技发展计划》重点科研攻关项目之一。 PLA是一种高分子环保聚酯材料，此材料具有理化性能优良、透明度极高、生物及化学降解性能好且降解时间可控、无毒无味、耐酸碱、防病菌、防紫外线、易加工成型且表面更加光滑及易降解生成对环境无害的二氧化碳和水等诸多优良的性能，而且 在透气性、防皱性、高强度、高弹性、耐热性和可生物降解性等方面更是尤为出众，因而它还是生产纤维类纺织品的良好天然材料。其用途相当广泛，可应用于工业、农业、林业、建筑业、纺织业、食品包装业、日常用品、文化体育、医疗卫生等各个领域。生物质材料——聚乳酸〔PLA〕必将取代聚乙烯〔PE〕、聚丙烯〔PP〕等化学石油基塑料，可全面有效地解决世界性“白色污染”的难题。产品应用范围广，是替代石油基塑料的最佳材料，市场前景非常广阔。
和普通的塑料相比，聚乳酸主要有以下几个特点：
1、原材料来源充足：生产聚乳酸的原料为玉米等可再生性资源，而无需采用石油、木材等珍贵的自然资源，因而对日渐枯竭的石油资源将起到很的保护作用，对于石油日渐吃紧的中国也有独特的战略意义。
2、能耗低：在聚乳酸的生产过程中，它使用的能耗明显低于PET、PA、PAN等石油基树脂，只相当于后者的20-50％。
3、可生物降解性：聚乳酸最大的特点就是具有优越的生物可降解性，被废弃后可在自然界中分解为乳酸，最终水解为二氧化碳和水。通过植物的光合作用，二氧化碳和水又可变成淀粉，这样在自然界中循环，形成生态平衡。用聚乳酸替代普通塑料可解决当今捆扰全世界的白色污染问题。
4、优越的物理性能：聚乳酸具有优越的物理性能，在所有的生物可降解聚合物中熔点最高，且结晶度大、透明度，适用于吹塑、热塑、拉丝等各种加工方法，可加工成聚乳酸薄膜、聚乳酸纤维等。 聚乳酸纤维的物理性能介于涤纶（PET纤维）和锦纶之间，但它熔点低，模量较，具有很的手感，其染色性、吸湿性、抗邹性都优于涤纶。因此也是制作服装的理性原料。
5、生物相容性：
聚乳酸也具有优良的生物相容性，其降解物—L-乳酸能参与人体代谢，已被美国食品医药局（FDA）批准，可用作医用手术缝合线、注射用胶囊、微球及埋植剂等。
在今年的Chinaplas，有关公司已经明确提出PLA可代替现在用的PS，PE，PP，等包装产品，相信在今后的应用会得到更大的发展。
我司有一产品用于PLA作为扩链剂。可以提高PLA的分子量，改善PLA的熔融强度，提高加工性能。可以作为分子量调节剂，使PLA更能适合市场需要。
PLA是一种来源于乳酸的生物可降解热塑性塑料。PLA
耐水但是不能忍受高温(>55℃)。虽然不是水溶性的，但是海洋环境中的微生物也能使之降解成二氧化碳和水。这种塑料类似透明的聚苯乙烯，表现出很好的外观(有光泽和透明度)，但是它是硬且脆的材料，在大多数实际应用中需要改性。(例如增塑剂来提高其柔韧性)。它可以和许多热塑性塑料一样被加工成纤维、薄膜、热成型或者注塑成型。
玉米在加工过程中，通常最先被破碎成淀粉抽提物，然后对淀粉进行加工，产生粗的葡萄糖，接着进行发酵，将葡萄糖转化为乳酸。产生的乳酸进行浓缩，产生一种可循环的中间体二聚物丙交酯，它可以用于生物聚合物的合成单体。丙交酯通过真空蒸馏进行纯化，然后使用无溶剂熔融处理打开环结构使之发生聚合，从而产生聚合物聚乳酸。
NatureWorks公司是美国最大的私人公司Cargill公司的子公司，使用适合的工艺，利用可再生资源来生产聚乳酸(PLA)。NatureWorks公司经过十年的研发以及75000万美元的投资，
2002年Cargill Dow合资公司(现在属于Cargill公司的全资子公司，NatureWorks
LLC公司)开始营业，年产能14万吨。NatureWorks聚乳酸和Ingeo纤维是公司推出市场的产品,
玉米来源的聚丙交酯主要用于热成型包装、挤出薄膜和纤维。公司也在积极开展注塑成型产品的应用。
聚乳酸（PLA）和PET一样，要求干燥。加工的时候类似于LDPE。回收颗粒可以进行重新聚合，也可以粉碎重新使用。该材料也是完全可堆肥的。
材料最初用于热成型、薄膜和纤维，现在也在应用于吹塑领域。和PET一样，玉米基塑料可加工成多种不同的复杂瓶子外形和尺寸，现在正用于利润高的矿泉水灌注设备Biota的拉伸吹塑瓶。可以在用于PET的相同注塑成型/拉伸吹塑设备上成形NatureWorks聚乳酸的单层瓶，不影响加工速度。虽然NatureWorks
PLA的阻隔性能比PET要低，但是它却能和聚丙烯相媲美。而且在SIG Corpoplast
公司的工作正在将“Plasmax”涂层技术应用于这些替代材料以提高它们的阻隔性能，因而可用于更多的应用领域。NatureWorks缺乏标准塑料的热稳定性。大约40°C的时候，开始变形，但是供应商正在提供具有石油基塑料热稳定性能的新牌号方面取得不断的进展，因此可拓宽新的应用领域，例如高温外卖食品和饮料或者可微波加热食品的包装。
降低对石油依赖性
降低对石油基聚合物的依赖性，也在促使新型聚合物或者复合材料的发展。在降低对石油产品依赖的压力下，越来越多地强调最大可能使用可再生资源作为原材料来源。使用大豆生产生物基得多元醇Soyol就是一个例子，这种化合物主要是聚氨酯的原材料。
每年用于塑料工业的增强材料和填料有数十亿磅。改进的配混技术和新型偶联剂允许更高的纤维和填料填充量，这将提高这些助剂的应用。将来在每百份材料中高达75份的纤维填充将是很平常的事情。
这对降低石油基塑料的使用将产生极大的影响。高填充复合材料的新技术还具有一些值得关注的性能。
Studies研究了85%洋麻纤维含量的热塑性复合材料，结果表明一些性能，例如弯曲模量和强度比大多数类型的木质粒子、中低密度的硬纸板填充的要好，在某些应用领域中甚至能和取向的线性板材相竞争。
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欧美日大力推广生物降解塑料
国外以合成生物高聚物为基的可降解塑料
范文五：聚乳酸介绍
聚乳酸介绍PLA聚乳酸历史
聚乳酸PLA (Poly lactic acid)一种新的生物塑料材料，早在1932年Dupont的科学家Wallace Carothers在真空中将乳酸进行聚合，产生低分子量的聚合物，但是由于生产成本过高，直到1987年食品公司Cargill开始投资研发新的聚乳酸 制造过程，Cargill随后于2001年与Dow合资进行商业化产量名
为:Nature-Works的聚乳酸商品。 由于聚乳酸材料同时有生体相容性与生物可分解性，因此在所有的可分解性塑料中占有42%的市场。由专利分析来看聚乳酸的用途，2005年DERWENT专 利資料库中共有聚乳酸专利1740篇，其中医用专利542篇，设备方面专利517篇，包装方面专利293篇，纤维方面专利419篇。 除生物可分解的特性外，聚乳酸的主要优势包括有良好的机械特性与其材料来源，聚乳酸的材料来源为淀粉，在今日原油价格上涨，石油储存量下降的环境之下，除 具有环境保护的优势，也同时有能源经济的效益。比较聚乳酸与其他常规塑料的物性发現，聚乳酸的机械性质相當强韧，与聚苯乙烯、聚氯乙烯接近，韧度超过聚丙 烯，用于包裝材料、医疗与纤维的潛力相當好，唯一影响其近一步取代塑料包裝材料的障碍是其生产成本，依照制造过程与規模不同，聚乳酸的生產成本目前为 20-28元/公斤，高于目前常规塑料的价格。 已商业化生产的生物可分解塑料，可以看出聚乳酸在整個生物可分解塑料占有举足轻重的地位，而Cargill Dow LLC每年14万吨的聚乳酸产量則为世界最高。日本方面三井化學也開始规模化生产，预计该公司2008年聚乳酸的销售量可以超过30000吨。 依照Frost Sullivan推测，全世界的生物可分解性塑料在2002年時的市场为12万公吨，到2010年可望成达到每年50.5~70万公吨，而如果按照以上各 主要公司所公布的产能扩建预计更是大幅超过此数字，如德国的Inventa Fisher计划将其设备放大至每年80000吨，而Cargill Dow LLC更预计在2009年可以将其聚乳酸产能提升至每年45万公吨，可以看出其強大的商机与市场成长潛力。 什么是生物可分解材料
生物可分解材料(Biodegradable Materials)，主要以天然高分子或聚酯种类为基质，一般以可不短重复取得的天然資源，如：微生物、植物、动物，所製成的一种聚合物。传統的塑胶材料不能被微生物分解成H2O和CO2，如：PE、PVC、PS、PP…等。 生物可分解材料PLA的制品暴露在空气中时，並不会进行分解。但在有足够的湿度、氧气与适当的微生物条件下.存在的自然掩埋或堆肥环境中经过短短的20~45天，即可被微生物所分解成H2O和CO2，再次回归于自然环境中滋养植物成長。
PLA聚乳酸材料优点
** 材料天然、无毒，透气性高， PLA制品经由美国FDA认可，可直接与食物接触。
(就算盛裝含有酸性，酒精成份之食材，也不会釋放任何危害人体之物質) ** 使用任何废弃物处理方式（如焚化、掩埋、回收、堆肥）皆不致对环境造成任何影响。
** 可取代以石油为基質的传统塑胶材料，且有同类传统塑胶制品之物性，使用方法相同。
** 丢弃后，经堆肥环境及掩埋处理可经由微生物完全分解 100%。
PLA聚乳酸的分解
聚乳酸的分解有两个阶段：经水解反应分解之后再靠微生物分解。在自然环境中首先发生水解，然后，微生物 进入组织物内，将其分解成二氧化碳和水。在堆肥的条件下（高温和高湿度），水解反应可轻易完成，分解的速度也较快。在不容易产生水解反映的环境下，分解过 程是循序渐进的。传统石化原料会增加二氧化碳的释放，但聚乳酸不会有此现象，在分解过程中产生的二氧化碳，可再次被使用成为植物进行光合作用所需的碳原 子。
PLA 原料制造的产品在一般大气环境和储存仓库内并不会进行分解，尽在下列各条件都存在时候才会快速进行分解。
PLA聚乳酸的特性
聚乳酸除了有生物可降解塑料的基本的特性外，还具备有自己独特的特性。传统生物可降解塑料的强度、透明 度及对气候变化的抵抗能力皆不如一般的塑料。聚乳酸和石化合成塑料的基本物性类似，也就是说，它可以广泛地用来制造各种应用产品。聚乳酸也拥有良好的光泽 性和透明度，和利用聚苯乙烯所制的薄膜相当，是其它生物可降解产品无法提供的。
聚乳酸具有最良好的抗拉强度及延展度，聚乳酸也可以各种普通加工方式生产，例如：熔化挤出成型，射出成 型，吹膜成型，发泡成型及真空成型，与目前广泛所使用的聚合物有类似的成形条件，此外它也具有与传统薄膜相同的印刷性能。除了硬的聚乳酸，也开发出具弹性 的聚乳酸，如此，聚乳酸就可以适应不同业界的需求，制成各式各样的应用产品。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。
PLA聚乳酸应用
聚乳酸产品的加工可利用普通塑料的生产技术，根据聚乳酸的特性， 已经开发出聚乳酸的各式产品，包括薄膜、片材、纤维及绳带类产品。 ** 医疗器材:手术服,手术器具,医药容器.
** 纺织领域:纤维,纱线,无纺布
** 包装领域:一次性包装材料,垃圾袋,背心袋 ,平口袋,收縮膜,堆肥袋,雨衣等. ** 文具领域: 文具系列
** 食品包装材料
** 工业领域:注塑产品,电子元件,片材等
** 聚乳酸的出现不止于局限于工业界的改革，而且它将会导致家居日常生活上的重大变化。日常家庭生 活中，在很多方面
都与塑料膜和包装息息相关，大部分石化产品中都被认为是废弃物随处丢弃，
回收这些废弃物和垃圾须要昂贵的费用，
然而聚乳酸能被分解，在家中就能处理。
聚乳酸有着许多独一无二的、在传统生物可降解塑料领域找不到的特性，它安全、卫生、抗菌。利用这些优良 的特性，期望能扩大聚乳酸的用途。预计在不久的将来，聚乳酸会取代以石油为基础的传统塑料，成为我们日常生活中必要的一部分。聚乳酸将带领我们进入一个资 源回收与再利用的社会。
范文六：聚乳酸合成
聚乳酸是由生物发酵生产的乳酸经人工化学合成而得的聚合物，但仍保持着良好的生物相容性和生物可降解性，具有与聚酯相似的防渗透性，同时具有与聚苯乙烯相似的光泽度、清晰度和加工性，并提供了比聚烯烃更低温度的可热合性，可采用熔融加工技术，包括纺纱技术进行加工。因此聚乳酸可以被加工成各种包装用材料，农业、建筑业用的塑料型材、薄膜，以及化工、纺织业用的无纺布、聚酯纤维、医用材料等等。适合的加工方式有：真空成型、射出成型、吹瓶、透明膜、贴合膜、保鲜膜、纸淋膜，融溶纺丝等。
聚乳酸（PLA）的原料主要为玉米等天然原料，降低了对石油资源的依赖，同时也间接降低了原油炼油等过程中所排放的氮氧化物及硫氧化物等污染气体的排放。为了摆脱对日趋枯竭的石油资源的依赖，大力开发环境友好的可生物降解的聚合物，替代石油基塑料产品，已成为当前研究开发的热点。根据我国可持续发展战略，以再生资源为原料，采用生物技术生产可生物降解的聚乳酸（PLA）市场潜力巨大。将粮食产品深加工，生产高附加值的产品是实现跨越式经济发展的重大举措。
国内聚乳酸市场分析：
我国是一个生产塑料树脂材料及消费大国，年生产各类塑料制品近1900多万吨。大力开发生产对环境友好的EDP塑料制品，势在必行，这有益于减少石油基塑料制品所带来的环境污染和对不可再生石油资源的依赖及消耗。目前，国内有多家企事业单位从事“聚乳酸〔PLA〕”聚酯材料的研究及应用工作，国家和省及部委也将PLA开发项目列入“九五”、“十五”、“863”、“973”、《火炬计划》、《星火计划》、“十一五”和《国家中长期科学科技发展规划》重点科研攻关项目。但是，目前国内PLA产业化步伐缓慢，产品经过多年的研发仅有浙江海正集团和上海同杰良生物技术有限公司等较有实力的企事业单位较有成效，江阴杲信也开发了粒子，纤维和无纺布等产品，PLA聚酯材料主要依赖国外进口，由于PLA原料进口价格比较昂贵，这也限制了PLA高分子材料在我国的应用和发展。 随着我国加入世贸组织，先进的生产技术和设备及新产品大量进入国内市场，这也促使国内一些企事业单位和集团公司及乳酸生产厂家着手建立PLA产业，以国内丰富的资源优势和科研院校的技术优势及人力资源优势与国外PLA产品抗衡，并使国内能顺利的形成以PLA产品为代表的消费市场，并且能够出口创汇。
经济学家及环保人士指出，在我国发展以高性能EDP材料作为治理环境污染措施之一，正在逐步取得政府的支持。国家已将EDP塑料列入国家优先发展高新技术产业重点领域（包装材料、农业应用材料、医用材料等），《中国21世纪议程》也将发展EDP塑料包装材料列入发展内容之一，生物质塑料正在推向市场、开拓市场，无论在农业用、包装用、日用、医用等领域都具有较大的市场潜力。
2005年中国塑料包装材料需求量将达到550万吨，按其中1/3为难以收集的一次性塑料包装材料和制品计算，其废弃物将达到180万吨；据农业部预测，2005年地膜覆盖面积将达1.7亿亩，所需地膜加上堆肥袋、育苗钵，农副产品保鲜膜、片、盒等需求量将达到120万吨；垃圾袋等一次性日用杂品、
建筑用网、无纺布、医用卫生材料中一部分也是难以收集或不宜收集的，预计废弃物将达到440万吨，若其中50%采用EDP塑料代替的话，则EDP塑料市场需求量将达到220万吨，再加上作为资源补充替代的产品，则2005年国内EDP塑料总需求量将达到260万吨。另一方面，我国EDP塑料产品由于品质有保障，而成本相对较低。近年来澳大利亚、日本、韩国等一些国家从减量化措施出发，对我国高淀粉含量的聚烯烃部分生物降解塑料市场看好，而纷纷来华洽谈贸易和协作，目前进入国际市场的出口量达到2万吨，预计2005年出口量将达到20万吨。据此，2005年EDP塑料国内外市场总需求量将达到2800万吨，在塑料制品总计划产量（25000万吨）中占11.2%。这与国外发展趋势是基本相符的。因此，EDP塑料是一个正在发展而市场潜力巨大的新兴行业，2005年～2010年需求量年均增长率按20%计算，2010年市场需求量将达到690万吨。
据专家预测，目前我国为实现可持续资源发展战略，已计划建立国家级生物质塑料生产基地。在今后5～10年内，我国国内将形成一个由PLA降解塑料为主的销售大市场，并且年产值几百亿元。在药物控制释放材料和骨固定材料及人体组织修复材料等方面，如能以其成功的制成几种药物控制释放系统和骨固定材料及微创导管材料并进入市场，年产值将至少也有几十亿元。在生态纤维制品方面，能开发并生产出优质的纤维制品，将有年产值100亿元的市场销售空间。在降解塑料制品方面，我国消费市场空间更大，年销售额将达到上百亿元。在一次性医疗制品方面，如能开发出既能功能性自毁又能环境分解消毁的环保一次性使用医疗器械产品，那么市场空间和利润将是巨大的，其意义更加深远。
聚乳酸(PLA)是一种对人体没有毒害作用的聚酯类材料，具有良好的生物相容性、生物降解性和生物可吸收性。在各种药学和生物医学应用方面，聚乳酸与聚乙醇酸(PGA)、乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)等可以酶降解或化学降解，在完成其目标任务后不需要外科手术除去，因此广泛用作药物缓释、手术缝合线及骨折内固定材料等生物医用高分子材料。聚乳酸在常温下性能稳定，其降解产物为环境可再生资源——乳酸，不会对环境造成污染，也用作环保高分子材料，可采用通用的塑料加工方法，如挤出、注塑、中空成型等，制成薄膜、片材、泡沫塑料、注塑制品、中空吹塑瓶等。
目前，聚乳酸合成方法有两种，一种是由乳酸直接缩聚合成聚乳酸(PC法)，采用的聚合方法通常为熔融缩聚法、熔融缩聚-固相聚合法、溶液缩聚法；另一种是开环聚合法(ROP法)，即先将乳酸单体经脱水环化合成丙交酯(3，6-二甲基-1,4-二氧杂环己烷-2,5-二酮)，然后丙交酯开环聚合得到聚乳酸，该法可以得到相对分子质量高的聚乳酸。
聚乳酸有极大的应用前景，但是其物理上的缺陷，如脆性和慢结晶速度等会阻碍PLA加工成型。国外已经有许多关于聚乳酸及其改性物的研究。近些年，我国也大力着手于聚乳酸的研究。本文对最近聚乳酸的合成方法和改性研究进行详细评述。
1 聚乳酸合成方法
1.1 聚乳酸直接合成法
1.1.1 原理
直接合成法是采用高效脱水剂和催化剂使乳酸或乳酸低聚物分子间脱水缩合成高分子质量聚乳酸，图1(略)是聚乳酸直接合成过程。采用直接法合成的聚乳酸，原料乳酸来源充足，大大降低了成本，有利于聚乳酸材料的普及，但该法得到的聚乳酸相对分子质量较低，机械性能较差，这就抑制了该法得到的聚乳酸的实际应用。
直接聚合法的关键是把原料和反应过程中生成的小分子(水)除去，并控制反应温度。因为反应温度提高虽然有利于反应的正向进行，但当温度过高时，低聚物会发生裂解环化，解聚为乳酸的环状二聚体——丙交酯。在高真空状态下，水分子被带走的同时，也会带走解聚生成的丙交酯，这就促使反应向着解聚方向进行，不利于高分子质量聚乳酸的生成。所以，反应一方面要除去水分子，另一方面要抑制丙交酯的流失，这就是关键所在。
1.1.2 熔融缩聚法
反应体系温度高于聚合物的熔点，反应在熔融状态下进行，是没有任何介质的本体聚合反应，所形成的副产物(水、丙交酯等)通过惰性气体携带或借助于体系的真空度而不断排除。优点是产物纯净，不需要分离介质；缺点是熔融缩聚法得到的产物相对分子质量不高。因为随着反应的进行，体系的黏度越来越大，小分子难以排出，平衡难以向聚合方向进行。在熔融聚合过程中，催化剂、反应时间、反应温度及真空度对产物相对分子质量的影响很大。
同济大学任杰等发明了一种直接熔融制备高分子聚乳酸的方法。在惰性气体保护的环境下，向聚乳酸预聚体中加入含有两个活性官能团的扩链剂，一个官能团易与羟基反应，另一个官能团易与羧基反应，如1,2-环氧辛酰氯、环氧氯丙烷、2,4-甲苯二异氰酸酯、四甲基二异氰酸酯等，然后通过反应挤出制备聚乳酸，从而使反应得到的聚乳酸的特性黏度由预聚体的0.1-0.2dL/g提高到1.0-1.5dL/g。 东华大学余木火等发明了一种熔融缩聚制备高分子质量聚乳酸的方法。通过以乳酸、脂肪族二元酸为起始原料，制得两端为羧基的乳酸预聚物，然后再加入一定比例的环氧树脂，于一定温度、压力条件下制得高分子质量的聚乳酸。通过优化条件可以得到粘均分子质量为13万-22万的高聚物。
在催化剂的选用方面，常用的酯化反应催化剂有中强酸H2SO4、H3PO4等；过渡金属及其氧化物、盐，如Sn、Zn、SnO2、ZnO、SnCl2、SnCl4等；金属有机物，如辛酸亚锡、三乙基铝等。本课题研究组采用易与产物分离的稀土氧化物Y2O3、Nd2O3、Eu2O3催化乳酸，直接缩聚合成了粘均分子质量为
8.157×103g/mol的聚乳酸。在后续研究中又采用稀土固体超强酸
SO42-/TiO2-Ce4+催化剂直接催化合成聚乳酸，得到粘均分子质量
(1.39×104g/mol)较高的聚乳酸。
1.1.3 熔融缩聚-固相聚合法
该法是首先使反应物单体乳酸减压脱水缩聚合成低分子质量的聚乳酸，然后将预聚物在高于玻璃化温度但低于熔点的温度下进行缩聚反应。在低分子质量的乳酸预聚体中，大分子链部分被“冻结”形成结晶区，而官能团末端基、小分子单体及催化剂被排斥在无定形区，可获得足够能量通过扩散互相靠近发生有效碰撞，使聚合反应得以继续进行。通过真空或惰性气体将反应体系中的小分子副产物冰)带走，使反应平衡向正方向移动，促进预聚体分子质量的进一步提高。由于反应是在比较缓和的条件下进行，可以避免高温下的副反应，从而提高聚乳酸
的纯度和质量。邢云杰等首先将L-乳酸熔融缩聚得到低分子质量的L-乳酸预聚物，预聚物在等温结晶后可以保持其在较高温度下的固相聚合条件下不融化，聚乳酸的解聚反应在固相聚合时大为抑制。在分子筛存在的条件下，真空固相聚合，得到重均分子质量在10万-15万的聚乳酸。
1.1.4 溶液缩聚法
溶液缩聚是反应物在一种惰性溶剂中进行的缩聚反应，优点是反应温度相对较低，副反应少，容易得到较高分子质量的产物，但反应中需要大量的溶剂，因此需要增设溶剂提纯、回收设备。同济大学任杰等发明了一种用于溶液缩聚的反应装置，该装置可以达到溶剂的反复回流使用，既可用于溶剂密度小于水的反应，也可用于溶剂密度大于水的反应，大大降低了反应成本。在反应过程中，溶剂可以有效降低反应体系的黏度，吸收反应放出的热量，使反应过程平稳；溶剂可以溶解原料单体乳酸，使正在增长的聚乳酸溶解或溶胀，以利于增长反应的继续进行；溶剂还可以与缩聚时产生的小分子副产物水等形成共沸物而及时带走小分子。复旦大学钟伟等使用苯甲醚作为溶剂合成聚乳酸；黎丽等采用二甲苯作溶剂，溶液共沸合成高分子质量聚乳酸；华南理工汪朝阳等以二异氰酸酯为扩链剂、四氢呋喃为溶剂进行扩链反应合成聚乳酸，均取得了较为满意的结果。
1.2 聚乳酸开环聚合法
图2(略)为聚乳酸开环聚合法的合成过程。首先，乳酸分子间脱水生成低分子质量聚乳酸；然后，在180-230℃的温度下低聚物解聚生成环状丙交酯(LA)；最后，丙交酯开环聚合生成高聚物。该法可以得到相对分子质量为70万～100万的聚乳酸。
常用的聚合方法主要有三种：阳离子聚合、阴离子聚合、配位聚合。其中，用于阳离子聚合的引发剂有质子酸，如RSO3H等；路易斯酸，如SnCl2、MnCl2、Sn(Oct)2等；烷基化试剂，如三氟甲基磺酸(CF3SO3CH3)等多种酸性化合物。在LA的阴离子聚合中，应用于反应的阴离子催化剂一般具有较强的亲核性和碱性，如碱金属烷氧化物等。Kasperczyk等人使用叔丁氧锂催化聚合rac-LA并研究rac-LA聚合的立构可控性。LA的配位开环聚合常用的引发剂为羧酸锡盐类、异丙醇铝、烷氧铝或双金属烷氧化合物等。其中，羧酸锡盐类，尤其是辛酸亚锡
[Sn(Oct)2]，投入工业生产中，易处理，在LA聚合中可与有机溶剂和熔融LA单体互溶，所以催化活性高，并且辛酸亚锡经美国FDA认定，已可作为食品添加剂。
为了使PLA在生物医学领域应用更加广泛，科学家研制了一系列含生物可吸收金属的相关催化剂，比如Mg、Ca、Fe、Zn等金属催化剂，用于LA的活性聚合研究和工业化生产中，尤其是Zn盐化合物。到目前为止，乳酸锌是锌化合物中效果最佳的LA聚合催化剂，它可以更好地控制PLA的分子质量，并且LA转化率高，聚合分散度(PDI)较窄。Oota等在丙交酯开环聚合聚乳酸时，采用环状亚胺，如琥珀酰亚胺、戊二酰亚胺、苯邻二甲酰亚胺等作为聚合引发剂，在氮气流保护、较低反应温度(100-190℃)、低催化剂含量(辛酸亚锡摩尔百分含量0.00001%-0.1%)的反应条件下，有效地合成了聚乳酸，从而避免了以往合成的聚乳酸由于反应温度较高(180-230℃)而导致颜色较重，并且重金属催化剂含量较高，做成的食品包装制品对人体有害等一系列问题。
2 聚乳酸改性研究
2.1 聚乳酸的共聚改性
E?A?弗莱克斯曼发明了一种包含缩水甘油基的无规乙烯共聚物增韧的热塑性聚乳酸组合物，使得聚乳酸组合物容易熔融加工成各种具有可接受韧性的制件。所述乙烯共聚物，是指来自乙烯和至少两种其他单体的聚合物。改性聚乳酸中的共聚单体也可以选用乙交酯、乙醇酸的二聚环酯、ε-乙内酯等。这种共聚改性的方法是利用两种单体活性相近，极性也相近的性质，将两种单体混合，通过自由基共聚合，得到无规共聚物。如果两种单体活性相近，而极性相反，且竞聚率r1→0或r2→0，将两种单体混合，通过自由基聚合，可得到交替共聚物。张倩等合成一种生物医用高分子材料交替共聚乙丙交酯，兼有聚乙交酯(PGA)和PLA两种聚酯材料的优良特性。
近年来，通过聚合物的化学反应制备嵌段共聚物或接枝共聚物得到人们的关注。Kazuki Fukushima等合成了高分子质量的有规立构嵌段D,L-聚乳酸：首先，熔融缩聚合成较低分子质量的D-聚乳酸和L-聚乳酸；然后将这两种构型的聚乳酸1：1等量熔融状态下混合，以形成立体配合物；最后，使熔融态的立体配合物降温进行固相聚合反应，非晶态的聚乳酸链延长为高分子质量的有规嵌段外消旋聚乳酸。研究表明，使用淀粉与D,L-丙交酯合成的淀粉D,L-丙交酯接枝共聚物能够被酸、碱和微生物完全降解，并且机械性能更佳。由于淀粉来源充足，价格便宜，因此大大降低了合成接枝共聚物的成本，有利于该材料的普及。
2.2 聚乳酸的共混改性
单独的聚乳酸机械性能、柔性较差，限制了其应用的范围，而其他一些重要的聚酯，如聚(ε-2己内酯)(PCL)、聚氧化乙烯(PEO)、聚羟基脂肪酸丁酯(PHB)、聚乙醇酸(PGA)等，任何一种都有限制其广泛应用的缺陷，但共混改性材料可以弥补他们各自应用上的限制。共混改性材料兼有几种材料的优点，从而扩大了聚酯类材料的应用范围。
Huiming Xiong等合成了表面密度较大的L-聚乳酸(L-PLA)-聚苯乙烯(PS)-聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)三元共混聚合物。他们首先在乳液中合成羟基功能化PS-PMMA复合物，然后以该复合物为分子引发剂、三乙基铝为催化剂，插入L-丙交酯，进行聚合，从而使聚合物韧性大大提高。冉祥海发明了一种三元复配聚乳酸型复合材料。该材料由聚乳酸、聚丙撑碳酸酯(PPC)、聚3-羟基丁酸酯(PHB)和各种助剂共混制成。以这种三元复配聚乳酸型复合材料为母料制备的热塑性复合材料，改善了聚乳酸制品的成型加工性、耐热性、撕裂强度及制品的尺寸稳定性。
2.3 聚乳酸的复合改性
聚乳酸的脆性问题是抑制其作为骨科固定材料的重要原因之一，将聚乳酸与其他材料复合进行改性，可以使聚乳酸的脆性问题得到解决。
羟基磷灰石(Hydroxyapatite)是一种胶体磷酸钙，在人体内主要分布于骨骼和牙齿中，因此可以作为骨缺损修复材料和骨组织工程载体材料，但是单独的羟基磷灰石的力学性能不适合作为骨移植材料。将表面进行过改性处理的羟基磷灰石(HA)与聚乳酸通过热煅法、热压法、流延法等进行复合，可以获得力学性能优良的HA/PLLA复合材料。
上海交通大学孙康等发明了一种改性甲壳素纤维增强聚乳酸复合材料，将由湿法纺丝成形工艺制备得到的酰化改性甲壳素纤维通过含有聚乳酸胶液的浸胶
槽，用缠绕机缠绕成无纬预浸布，而后将干燥、适当裁剪后的预浸料片模压成型。该复合材料界面结合、生物相容性好，相对于聚乳酸而言，降低了降解速率，具有更好的强度保持性，可更好地满足骨折内固定材料的使用要求。
2.4 聚乳酸的增塑改性
增塑聚乳酸就是通过加入生物相容性的增塑剂来提高聚乳酸的柔韧性和抗冲击性能。对增塑后的聚乳酸进行热分析和机械性能表征研究其玻璃化转变温度(Tg)、弹性模量、断裂伸长率等的变化，从而来确定增塑剂的效能。
Bo-Hsin Li在L-聚乳酸中混入二苯基甲烷-4,4"-二异氰酸酯(MDI)，从而使聚乳酸的热性质和机械性能得到改善。通过差示扫描量热分析和热重分析，当MDI的-NCO与L-聚乳酸的-OH的摩尔比为2：1时，聚乳酸的玻璃化转变温度由55℃提高到64℃，拉伸强度由改性前的4.9MPa提高到5.8MPa。
3 结语
综上所述，国外对聚乳酸及其改性聚合物的研究和材料应用方面已经比较成熟，我国尚属起步阶段。聚乳酸材料虽然有无毒无害、环保等优点，但在我国并没有大量应用，主要是由于聚乳酸的生产成本居高不下，相对同类材料在价格上没有优势。因此，研究的主要方向是要降低聚乳酸的生产成本，以使这种环保材料能真正应用于我们的生活及医疗事业上。虽然丙交酯的开环聚合法可以得到高分子质量聚乳酸，但该法工艺较复杂，成本较高，所以，开发成本较低的乳酸直接合成法，有利于聚乳酸真正的实现应用于人们的生产生活中。同时，聚乳酸的合成工艺过程将直接影响聚乳酸的性能，因此，今后的研究方向主要是优化聚乳酸的合成工艺条件，寻找新的、可以回收利用的、毒性低的、高催化活性的催化剂。此外，单纯的聚乳酸机械性能较差、易破碎，制约了其应用的范围，所以通过共聚、共混、复合的方法改善聚乳酸的机械性能、热性能等也是聚乳酸研究的一个主要方向。
我国大部分有关聚乳酸的研究主要集中在合成高分子质量的聚乳酸上，并且合成的分子质量分布较宽。高分子质量聚乳酸可用来做高机械强度的制品，如作为骨内固定材料；而药物传输系统载体——药物缓释剂，则需要低分子质量聚乳酸，所以在聚乳酸的可控聚合研究上需加强研究力度，通过对催化剂、引发剂、聚合时间和温度、溶剂等的选择，制备分子质量范围较窄并且分子质量可控的聚乳酸，以扩大并优化聚乳酸材料的应用
范文七：聚乳酸综述
聚乳酸的合成、生产、加工及应用发展综述摘要：综述了在目前面临石油危机情况下，聚乳酸作为一种可生物降解的高分子聚合物，在当今社会的发展现状及其前景。阐述了聚乳酸的直接合成法、聚合法、改性合成及新型合成工艺。
关键词：聚乳酸，合成，改性，应用
一、前言
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]
二、聚乳酸（PLA）公开的相关专利
聚乳酸使用后可完全降解，不会对环境造成污染，使之技术开发成为当前研究的热点，从近几年聚乳酸相关专利的申请就可见端倪。1997年至2010年国内聚乳酸专利申请总数呈增长趋势，其中2008年数量达到最多，聚乳酸专利申请数跃居生物降解塑料领域榜首，约占各类生物降解塑料申请总量的38％。[2]
国内申请人公开的聚乳酸相关专利领域分布
目前中国申请人公开的聚乳酸相关专利，技术领域分布于医用、制备、包装和纤维等，其中主要为医用和制备。
国外申请人公开的聚乳酸相关专利领域分布
上表数据表明，国外申请人的聚乳酸相关专利申请涉及的领域较多，而且分布较为平均。
三、我国聚乳酸产业发展现状解析
3.1 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。
3.2 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达30余万吨/年，聚乳酸是其中的佼佼者，产能占各类生物聚合物总产能的2/3左右。
目前，世界聚乳酸生产能力约20-25万吨/年，主要生产厂家包括Cargill Dow公司、Novamon公司、三井化学公司、丰田公司、Hycail公司、Uhde Inventa Fischer公司等。Cargill Dow公司是目前最大的聚乳酸生产商，这一地位将维持至2010年。丰田、Hy-cail等公司计划增加产能，2010年将成为重要的聚乳酸树脂生产商。此外，壳牌、BP和拜耳等公司正在研究或重新考虑利用生物原料生产聚合物和大宗化工产品，也具有成为这一市场新竞争者的潜力。
目前，我国已建成的聚乳酸装置只有几百吨，但在未来2-3年内我国聚乳酸产能将会取得较大发展，将会有万吨级装置建成。
目前，由于聚乳酸正处于工业化起步阶段，未来5年内产能发展很大程度上取决于市场的发展。乐观的预测认为2010年世界聚乳酸产能将达到110万吨/年以上，比较保守的预测认为将达到55万吨/年左右。
3.3 性能和市场
（1）聚乳酸具有的可降解和环保的特性是该材料最重要的优势：聚乳酸有良好的生物相容性和可生物降解性，能被酸、碱、生物酶、微生物等降解；聚乳酸制品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在土壤中掩埋3-6个月破碎，在微生物分解酶作用下，6-12个月变成乳酸，最终变成二氧化碳和水，不污染环境，对保护环境非常有利。聚乳酸属脂肪族聚酯，具有通用高分子材料的基本特性：较好的阻隔性能、透气性能、透明度和光泽等，其硬度较高，拉伸和弯曲模量高于传统通用树脂。但聚乳酸也有一些性能有待改进，如热性能、水蒸气渗透率等，此外聚乳酸的柔韧性较差，冲击强度和断裂伸长率均低于通用树脂。
（2）进入21世纪，由于来自资源和环境方面的压力，推动聚乳酸等生物降解材料加快了发展步伐，美国14万吨/年规模装置建成，进一步促进了聚乳酸应用开
发和市场的发展。近年来，欧美等工业发达国家的聚乳酸应用消费增长很快。据世界最大聚乳酸生产商Cargill Dow称，近两年该公司用户数量增长了2-3倍。医用、包装和纤维是三大热门领域，包装市场消费量约占聚乳酸总消费量的70%。中长期内，聚乳酸的消费结构将发生变化，虽然聚乳酸在包装市场用量上将有较大幅度增长，但所占比例呈下降趋势；纤维和纺织品将成为聚乳酸最大的消费市场，所占比例将提高到50%。此外，汽车和电子市场也将成为聚乳酸的主要应用市场。
（3）聚乳酸在纤维领域的应用正在受到关注，未来几年该领域将是聚乳酸增长最快的市场。聚乳酸纤维是由聚乳酸经常规纺丝工艺制得的生物合成纤维，其物理性能接近锦纶和涤纶，透气性和手感都好于涤纶，不易起静电，具有生物相容性，舒适性好，可制成复丝、单丝、短纤维、针织物、非织造布等，特别适合作内衣、外套和袜子，以及医用纺织品如医生、护士、病人穿的专门服装和病床的床单等，还可用作建筑材料、农业用材等。美国Cargill Dow公司、杜邦公司、日本钟纺纤维公司、可乐丽公司等均热衷于开发聚乳酸纤维。[3]
美国Gargill Dow公司的聚乳酸纤维Ingeo在服装市场、家用及装饰市场、非织造布市场、双组分纤维领域、卫生及医用等领域具有潜在的应用前景。
美国杜邦公司开发生产的聚乳酸纤维产品So-rona，染色性能好，制成的人造皮革更柔软、更像真皮，可制成内衣、运动服、仿毛品、医疗用品、家用及汽车用装璜材料及宇航用品等，使用这种材料的运动衣吸汗性比棉制服装高3-4倍，如今已经应用在意大利的一些球队服装中。
日本钟纺纤维公司近年来将聚乳酸纤维与棉、羊毛混纺制成衣料用织物，生产具有丝感外观的T恤、茄克衫、长袜及礼服。
日本可乐丽公司开发的聚乳酸纤维Plas-tarch可以组成各种各样的复合纤维，可用在体育、制服、男装、女装、护理、装饰等多方面；另外，在农业材料、卫生材料、水产材料、造纸材料等方面也应用广泛。
日本东丽公司将聚乳酸纤维用于制造家庭用地毯，可满足家用地毯对色牢度、手感、耐久性等方面的使用要求。
日本钟纺合成化学公司与吴羽化学公司开发了聚乳酸纺粘布，可用于水过滤、土木工程与建筑用途等方面。
四、发展前景
我国“十二五”期间新领域精细化工行业发展分析中明确指出，要发展替代石油生产乙烯、塑料、有机酸等产品；形成和巩固一批具有国际竞争力的产品，如柠檬酸、赖氨酸、糠醇、聚乳酸、生物法聚丙烯酰胺及二元酸等[4]
聚乳酸作为一种可生物降解的高分子聚合物，可广泛应用于医疗、药学、农业、包装业、服装业等领域，以替代传统材料；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%能耗。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，可再生的产品必将成为全球范围的紧俏消费品。我国聚乳酸生产原料--玉米丰富，作为最重要的生物聚合物产品，聚乳酸酯具有广阔的发展前景，未来几年将是化工领域被关注的焦点，预计将在工业化装置建设、应用市场及需求发展、价格和性能等方面具有竞争力。
甄光明教授曾经担任Nature Works中国区首席顾问，谈到全球聚乳酸的市场规模时他说，目前全球规模并无确切资料，但是肯定比Nature Works原有的一条生产线的产能7万吨要小。日本海关进口数据信息显示，2009年日本聚乳酸市场约7000吨，假设日本市场是全球市场的1/5～1/10，2009年全球聚乳
酸市场总额在5万～8万吨之间，由于这几年全球聚乳酸市场不断增长，预计全球聚乳酸市场在2020年可以达到百万吨以上。虽然聚乳酸市场前景广阔，但是聚乳酸的生产在我国仍属起步阶段，不仅已建成的项目数量很少，而且生产规模不大，产业布局相对也比较零散，短期来看难成规模。不过，随着聚乳酸市场规模逐渐扩大，千吨级和万吨级项目的逐渐上马，产业规模有望上升到一个新的台阶
4.1聚乳酸市场需求将获得较大发展
世界许多传统聚合物和塑料材料生产公司一致看好全球生物树脂市场，纷纷加盟开发生物聚合物或生物可降解塑料，如德国巴斯夫、陶氏化学、杜邦公司等均加大了生物技术的研发投资。一些材料消费巨头也都积极开发，把生物塑料应用到他们的产品中。
随着聚乳酸树脂生产、加工技术的发展和产品性能的改进，聚乳酸市场需求将取得较大发展。这体现在：一是在包装、纤维领域继续发展更多的细分市场的同时，向传统合成树脂的更多主流市场如电子电器、汽车、建筑市场发展。二是继续在北美、欧洲地区推广应用的同时，开拓包括亚洲在内的更广泛市场。聚乳酸塑料将成为塑料行业中发展最快的增长点。
聚乳酸树脂正在向汽车、电子电器市场发展。日本电子产品生产商NEC公司开始在其产品中采用生物塑料替代常规塑料，如一些标准化插件、手机外壳等。该公司还开发了使用金属氢氧化物阻燃剂体系的无卤、无磷阻燃聚乳酸复合新材料，将于2007年用于电脑外壳。据称到2010年该公司将有10%以上的电子产品塑料部件采用聚乳酸生物塑料。近两年，日本电器制造商索尼公司将聚乳酸用于光盘包装薄膜，新包装与过去的包装一样美观，但废弃后却不会给环境造成任何污染。日本夏普公司也在尝试将PLA用于其产品中，夏普公司认为如果聚乳酸的价格可以降低到与大宗塑料产品相当的水平，到2010年该公司采用这种可再生材料的数量将达到30%以上。日本富士通公司也在手提电脑外壳中使用了聚乳酸塑料。日本东丽公司和丰田汽车公司从2003年开始进行聚乳酸用于汽车内装部件的开发，后来两公司又与其他汽车制造厂家合作开发车门装饰、车面板、车顶板和防雨垫等，用于2005年新款式车。
聚乳酸开始向美、日、欧以外地区市场发展，如中国大陆、中国台湾省、韩国等亚洲国家或地区。韩国食品出口采用生物降解容器替代传统容器正增多，外卖食品包装正逐渐用生物降解型产品替代传统容器。日本东丽工业公司将通过其韩国子公司——东丽Sehan公司投资10亿日元(850万美元)在韩国建设5000吨/年Ecodear牌聚乳酸薄膜和板材生产装置，该装置定于2007年1月投产。Cargill Dow公司在更大范围内与世界各地下游厂商合作，推进聚乳酸市场开拓，如和意大利Amprica公司、中国台湾威猛工业公司(WMI)共同合作，推进聚乳酸在包装、纤维等市场得到更为广泛的应用。
聚乳酸性能不断得到改进是推进其市场发展的另一个重要因素，包括提高热性能、耐磨性等。聚乳酸材料耐高温性能差一直是一个难于解决的问题，最近欧洲生物降解塑料生产商Hycail公司在提升聚乳酸耐温性方面取得突破，新开发的聚乳酸树脂材料(Hycail XM1020)可耐温200℃而不变形，用这种树脂加工的容器在盛有脂肪和液体食品时经微波加热也不发生变形或应力破坏，可在205℃下经受微波加热30分钟。三井化学公司使用独特的合金和共聚技术进一步提高了PLA树脂的性能。东丽工业公司表示，该公司正在利用其专有的纳米合金
技术开发聚乳酸功能性薄膜和切片。这种薄膜具有与石油基薄膜一样的耐热和抗冲击性能，同时还具有很好的弹性和高透明性。
4.2与传统塑料材料的价格差缩小，竞争力将提高
降低聚乳酸树脂生产成本，使其在价格上可与现有石油化工路线生产的合成树脂相竞争，一直是聚乳酸技术发展的目标。开发低价格、性能更好的乳酸合成生物酶催化剂是降低植物-乳酸-聚乳酸产品链生产成本的关键。开发利用价格低廉的植物原料也有助于实现这一目标。此外，从原料价格走势看，原油价格近十年来从20美元/桶提高到了60美元/桶以上，而玉米价格基本保持稳定，也促使聚乳酸与传统合成树脂之间的价差缩小。
近年来，生物酶催化剂的发展和工艺技术的改进，使聚乳酸的生产费用大幅度降低。据Gargill Dow公司首席执行官称，十年来该公司聚乳酸的生产费用已下降68%，2005年可与PET相竞争，在今后几年内将可与聚苯乙烯相竞争。另据Gargill Dow公司销售主管称，聚苯乙烯价格波动性很大，因此实际上现在聚乳酸在一定范围(时间、地区)内已经可以与聚苯乙烯相竞争。
采用新技术能进一步降低生产成本，国外一些公司正在开发以价格低廉的生物质废料为原料生产聚乳酸技术。例如，Gargill Dow公司一直在不断进行生物物质转化工艺技术和催化剂的研究，包括用玉米秆、麦秆、草类和其他农业废料生产PLA；美国一家研究所研制出以制乳酪后的废弃土豆为原料生产薄膜与涂层级聚乳酸树脂技术；法国埃尔斯坦糖厂与一所大学合作研制出利用工业制糖下脚料来生产聚乳酸的技术。技术的进一步突破，有望使聚乳酸生产成本进一步大幅度降低，使聚乳酸在价格上可以与大多数石化路线生产的合成树脂相竞争。
4.3 符合可持续发展的潮流，发展前景广阔
石油资源日益短缺和塑料废弃物对环境污染，是当今石油化工以及合成树脂工业持续发展的两大障碍。聚乳酸树脂以年年种年年收的农作物为原料，在消费和使用后又可完全降解，最终变成对环境无害的二氧化碳和水，符合可持续发展的潮流。
经过十多年的研究和产业化发展，聚乳酸塑料在市场上已找到了生存的空间。聚乳酸的原料不仅可以是玉米，其他多种作物都可用于提取乳酸，因此，有人把聚乳酸称为“生物质塑料”。今后，聚乳酸进一步发展还有赖于进一步的技术突破，如新品种酶催化剂的开发成功，这类酶可利用低成本的生物质如谷物秆等而不是谷物本身来生产化工产品。随着聚乳酸生产技术的不断完善，应用领域的不断扩大，未来十年聚乳酸有望在一些应用领域逐渐取代性质相近的石油路线合成树脂如聚酯、聚苯乙烯，甚至聚乙烯和聚丙烯等，具有极大的发展潜力。
进入21世纪以后，多途径开拓原料来源成为石油化工行业实现可持续发展的重要方面，也是石油化工技术进步和竞争力的重要体现。聚乳酸采用可再生原料生产，产品可完全降解，绿色环保，是最具发展潜力的生物降解材料之一。欧美日等发达国家近年来竞相投资开发和推进聚乳酸等生物降解塑料的产业化，其原因并不仅仅在于其可降解和环保，更主要的是聚乳酸可以替代逐渐减少、不可再生的化石原料资源，为石油化工生产开拓新的原料来源。
1)医用领域
医用领域是聚乳酸最早进入的市场，在这一领域，聚乳酸比其他常用高分子材料具有独特的生物兼容性和生物降解性，已在一些专门领域获得较为成功的应用，如生产一次性输液用具、免拆型手术缝合线、骨科用固定件及手术器件、医用支架、生物导管等。低分子量聚乳酸可用作药物缓释包裹材料。例如，以前治
疗骨折等骨科疾病使用的是不锈钢骨钉，病人必须经过两次手术才能治愈，使用聚乳酸骨钉只需一次手术植入骨钉，病愈的同时，骨钉也降解在人体内，可以在很大程度上缓解患者的痛苦。目前骨组织工程支架材料主要分为两大类：一类是天然生物衍生材料，如天然骨（脱钙骨基质、冻干骨、重组异种骨）、珊瑚、藻酸钙凝胶、胶原等；另一类是人工合成材料，如生物陶瓷、聚乳酸（polylactic acid,PLA）、聚羟基乙酸（polyglycolicac acid,PGA）等[5]。
2)包装材料
目前，各种包装材料是聚乳酸最大、最有潜力的应用市场。聚乳酸阻气阻水性、透明性及可印刷性良好，且其基本原料乳酸是人体固有的生理物质之一，对人体无毒无害，在食品包装市场上大有用武之地。
传统合成树脂30%用于包装材料，由于传统树脂难以分解，废弃的包装材料构成40%的城市垃圾，成为最主要的生态和环境污染源。因此，在包装市场用聚乳酸替代石油基树脂潜力巨大，可用于一次性餐具(刀、勺、叉)、杯子、盘子、食品容器、薄膜、包装袋、饮料用瓶、发泡制品、片材等。
不少大公司都看好这种新的环保材料。可口可乐公司在盐湖城冬奥会上用了50万只一次性杯子，全部是用聚乳酸塑料制成的，这些杯子只需40天就可在露天环境下消失得无影无踪。2004年，美国CollegeFarm牌糖果开始采用以生物降解聚乳酸树脂生产的包装薄膜，这种薄膜外观和性能与传统糖果包装膜(玻璃纸或双向拉伸聚丙烯膜)相同，具有结晶透明性、极好的扭结保持性、可印刷性和强度，并且阻隔性较高，能更好地保留糖果的香味。聚乳酸生物降解聚合物在美国零售市场的消费正在扩大：美国沃尔玛连锁超市经过一年的试用之后，于2005年12月开始推广使用聚乳酸包装材料；特拉华州Monte新鲜产品公司于2004年底开始在其WildOats市场采用聚乳酸包装材料；俄亥俄州的AveryDennison公司也采用聚乳酸薄膜作为自粘性标签底膜。从2004年12月开始，美国BIOTA矿泉水公司采用聚乳酸材料制饮料瓶。2005年比利时零售商Delhaize开始使用聚乳酸新鲜生菜包装箱，并进一步用于粮食、水果和蔬菜包装。韩国出口食品采用生物降解容器替代传统容器越来越多，外卖食品包装也正在逐渐用生物降解型产品替代传统容器。日本钟纺公司以聚乳酸为原料制成生物降解性发泡材料。此外，一些像麦当劳这样的跨国公司，也已开始打算使用聚乳酸制成的一次性餐具和其他用品。
五、聚乳酸合成方法
5.1 聚乳酸直接合成法
直接合成法是采用高效脱水剂和催化剂使乳酸或乳酸低聚物分子间脱水缩合成高分子质量聚乳酸。采用直接法合成的聚乳酸，原料乳酸来源充足，大大降低了成本，有利于聚乳酸材料的普及，但该法得到的聚乳酸相对分子质量较低，机械性能较差，这就抑制了该法得到的聚乳酸的实际应用。
直接聚合法的关键是把原料和反应过程中生成的小分子(水)除去，并控制反应温度。因为反应温度提高虽然有利于反应的正向进行，但当温度过高时，低聚物会发生裂解环化，解聚为乳酸的环状二聚体——丙交酯。在高真空状态下，水分子被带走的同时，也会带走解聚生成的丙交酯，这就促使反应向着解聚方向进
[6]行，不利于高分子质量聚乳酸的生成。所以，反应一方面要除去水分子，另一
方面要抑制丙交酯的流失，这就是关键所在。
5.1.1 熔融缩聚法
反应体系温度高于聚合物的熔点，反应在熔融状态下进行，是没有任何介质的本体聚合反应，所形成的副产物(水、丙交酯等)通过惰性气体携带或借助于体系的真空度而不断排除。优点是产物纯净，不需要分离介质；缺点是熔融缩聚法得到的产物相对分子质量不高。因为随着反应的进行，体系的黏度越来越大，小分子难以排出，平衡难以向聚合方向进行。在熔融聚合过程中，催化剂、反应时间、反应温度及真空度对产物相对分子质量的影响很大。
同济大学任杰等发明了一种直接熔融制备高分子聚乳酸的方法。在惰性气体保护的环境下，向聚乳酸预聚体中加入含有两个活性官能团的扩链剂，一个官能团易与羟基反应，另一个官能团易与羧基反应，如1,2-环氧辛酰氯、环氧氯丙烷、2,4-甲苯二异氰酸酯、四甲基二异氰酸酯等，然后通过反应挤出制备聚乳酸，从而使反应得到的聚乳酸的特性黏度由预聚体的0.1-0.2dL/g提高到
1.0-1.5dL/g。
东华大学余木火等发明了一种熔融缩聚制备高分子质量聚乳酸的方法。通过以乳酸、脂肪族二元酸为起始原料，制得两端为羧基的乳酸预聚物，然后再加入一定比例的环氧树脂，于一定温度、压力条件下制得高分子质量的聚乳酸。通过优化条件可以得到粘均分子质量为13万-22万的高聚物。
在催化剂的选用方面，常用的酯化反应催化剂有中强酸H2SO4、H3PO4等；过渡金属及其氧化物、盐，如Sn、Zn、SnO2、ZnO、SnCl2、SnCl4等；金属有机物，如辛酸亚锡、三乙基铝等。本课题研究组采用易与产物分离的稀土氧化物Y2O3、Nd2O3、Eu2O3催化乳酸，直接缩聚合成了粘均分子质量为8.157×103g/mol的聚乳酸。在后续研究中又采用稀土固体超强酸SO42-/TiO2-Ce4+催化剂直接催化合成聚乳酸，得到粘均分子质量(1.39×104g/mol)较高的聚乳酸。
5.1.2 熔融缩聚-固相聚合法
该法是首先使反应物单体乳酸减压脱水缩聚合成低分子质量的聚乳酸，然后将预聚物在高于玻璃化温度但低于熔点的温度下进行缩聚反应。在低分子质量的乳酸预聚体中，大分子链部分被“冻结”形成结晶区，而官能团末端基、小分子单体及催化剂被排斥在无定形区，可获得足够能量通过扩散互相靠近发生有效碰撞，使聚合反应得以继续进行。通过真空或惰性气体将反应体系中的小分子副产物冰)带走，使反应平衡向正方向移动，促进预聚体分子质量的进一步提高。由于反应是在比较缓和的条件下进行，可以避免高温下的副反应，从而提高聚乳酸的纯度和质量。邢云杰等首先将L-乳酸熔融缩聚得到低分子质量的L-乳酸预聚物，预聚物在等温结晶后可以保持其在较高温度下的固相聚合条件下不融化，聚乳酸的解聚反应在固相聚合时大为抑制。在分子筛存在的条件下，真空固相聚合，得到重均分子质量在10万-15万的聚乳酸。
5.1.3 溶液缩聚法
溶液缩聚是反应物在一种惰性溶剂中进行的缩聚反应，优点是反应温度相对较低，副反应少，容易得到较高分子质量的产物，但反应中需要大量的溶剂，因此需要增设溶剂提纯、回收设备。同济大学任杰等发明了一种用于溶液缩聚的反应装置，该装置可以达到溶剂的反复回流使用，既可用于溶剂密度小于水的反应，也可用于溶剂密度大于水的反应，大大降低了反应成本。在反应过程中，溶剂可以有效降低反应体系的黏度，吸收反应放出的热量，使反应过程平稳；溶剂可以溶解原料单体乳酸，使正在增长的聚乳酸溶解或溶胀，以利于增长反应的继续进
行；溶剂还可以与缩聚时产生的小分子副产物水等形成共沸物而及时带走小分子。复旦大学钟伟等使用苯甲醚作为溶剂合成聚乳酸；黎丽等采用二甲苯作溶剂，溶液共沸合成高分子质量聚乳酸；华南理工汪朝阳等以二异氰酸酯为扩链剂、四氢呋喃为溶剂进行扩链反应合成聚乳酸，均取得了较为满意的结果。
5.2 聚乳酸开环聚合法
图2(略)为聚乳酸开环聚合法的合成过程。首先，乳酸分子间脱水生成低分子质量聚乳酸；然后，在180-230℃的温度下低聚物解聚生成环状丙交酯(LA)；最后，丙交酯开环聚合生成高聚物。该法可以得到相对分子质量为70万～100万的聚乳酸。
常用的聚合方法主要有三种：阳离子聚合、阴离子聚合、配位聚合。其中，用于阳离子聚合的引发剂有质子酸，如RSO3H等；路易斯酸，如SnCl2、MnCl2、Sn(Oct)2等；烷基化试剂，如三氟甲基磺酸(CF3SO3CH3)等多种酸性化合物。在LA的阴离子聚合中，应用于反应的阴离子催化剂一般具有较强的亲核性和碱性，如碱金属烷氧化物等。Kasperczyk等人使用叔丁氧锂催化聚合rac-LA并研究rac-LA聚合的立构可控性。LA的配位开环聚合常用的引发剂为羧酸锡盐类、异丙醇铝、烷氧铝或双金属烷氧化合物等。其中，羧酸锡盐类，尤其是辛酸亚锡
[Sn(Oct)2]，投入工业生产中，易处理，在LA聚合中可与有机溶剂和熔融LA单体互溶，所以催化活性高，并且辛酸亚锡经美国FDA认定，已可作为食品添加剂。
为了使PLA在生物医学领域应用更加广泛，科学家研制了一系列含生物可吸收金属的相关催化剂，比如Mg、Ca、Fe、Zn等金属催化剂，用于LA的活性聚合研究和工业化生产中，尤其是Zn盐化合物。到目前为止，乳酸锌是锌化合物中效果最佳的LA聚合催化剂，它可以更好地控制PLA的分子质量，并且LA转化率高，聚合分散度(PDI)较窄。Oota等在丙交酯开环聚合聚乳酸时，采用环状亚胺，如琥珀酰亚胺、戊二酰亚胺、苯邻二甲酰亚胺等作为聚合引发剂，在氮气流保护、较低反应温度(100-190℃)、低催化剂含量(辛酸亚锡摩尔百分含量0.00001%-0.1%)的反应条件下，有效地合成了聚乳酸，从而避免了以往合成的聚乳酸由于反应温度较高(180-230℃)而导致颜色较重，并且重金属催化剂含量较高，做成的食品包装制品对人体有害等一系列问题
5.3 聚乳酸改性研究
5.3.1 聚乳酸的共聚改性
E?A?弗莱克斯曼发明了一种包含缩水甘油基的无规乙烯共聚物增韧的热塑性聚乳酸组合物，使得聚乳酸组合物容易熔融加工成各种具有可接受韧性的制件。所述乙烯共聚物，是指来自乙烯和至少两种其他单体的聚合物。改性聚乳酸中的共聚单体也可以选用乙交酯、乙醇酸的二聚环酯、ε-乙内酯等。这种共聚改性的方法是利用两种单体活性相近，极性也相近的性质，将两种单体混合，通过自由基共聚合，得到无规共聚物。如果两种单体活性相近，而极性相反，且竞聚率r1→0或r2→0，将两种单体混合，通过自由基聚合，可得到交替共聚物。张倩等合成一种生物医用高分子材料交替共聚乙丙交酯，兼有聚乙交酯(PGA)和PLA两种聚酯材料的优良特性。
近年来，通过聚合物的化学反应制备嵌段共聚物或接枝共聚物得到人们的关注。Kazuki Fukushima等合成了高分子质量的有规立构嵌段D,L-聚乳酸：首先，
熔融缩聚合成较低分子质量的D-聚乳酸和L-聚乳酸；然后将这两种构型的聚乳酸1：1等量熔融状态下混合，以形成立体配合物；最后，使熔融态的立体配合物降温进行固相聚合反应，非晶态的聚乳酸链延长为高分子质量的有规嵌段外消旋聚乳酸。研究表明，使用淀粉与D,L-丙交酯合成的淀粉D,L-丙交酯接枝共聚物能够被酸、碱和微生物完全降解，并且机械性能更佳。由于淀粉来源充足，价格便宜，因此大大降低了合成接枝共聚物的成本，有利于该材料的普及。
5.3.2聚乳酸的共混改性
单独的聚乳酸机械性能、柔性较差，限制了其应用的范围，而其他一些重要的聚酯，如聚(ε-2己内酯)(PCL)、聚氧化乙烯(PEO)、聚羟基脂肪酸丁酯(PHB)、聚乙醇酸(PGA)等，任何一种都有限制其广泛应用的缺陷，但共混改性材料可以弥补他们各自应用上的限制。共混改性材料兼有几种材料的优点，从而扩大了聚酯类材料的应用范围。
Huiming Xiong等合成了表面密度较大的L-聚乳酸(L-PLA)-聚苯乙烯(PS)-聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)三元共混聚合物。他们首先在乳液中合成羟基功能化PS-PMMA复合物，然后以该复合物为分子引发剂、三乙基铝为催化剂，插入L-丙交酯，进行聚合，从而使聚合物韧性大大提高。冉祥海发明了一种三元复配聚乳酸型复合材料。该材料由聚乳酸、聚丙撑碳酸酯(PPC)、聚3-羟基丁酸酯(PHB)和各种助剂共混制成。以这种三元复配聚乳酸型复合材料为母料制备的热塑性复合材料，改善了聚乳酸制品的成型加工性、耐热性、撕裂强度及制品的尺寸稳定性。
5.3.3聚乳酸的复合改性
聚乳酸的脆性问题是抑制其作为骨科固定材料的重要原因之一，将聚乳酸与其他材料复合进行改性，可以使聚乳酸的脆性问题得到解决。
羟基磷灰石(Hydroxyapatite)是一种胶体磷酸钙，在人体内主要分布于骨骼和牙齿中，因此可以作为骨缺损修复材料和骨组织工程载体材料，但是单独的羟基磷灰石的力学性能不适合作为骨移植材料。将表面进行过改性处理的羟基磷灰石(HA)与聚乳酸通过热煅法、热压法、流延法等进行复合，可以获得力学性能优良的HA/PLLA复合材料。
上海交通大学孙康等发明了一种改性甲壳素纤维增强聚乳酸复合材料，将由湿法纺丝成形工艺制备得到的酰化改性甲壳素纤维通过含有聚乳酸胶液的浸胶槽，用缠绕机缠绕成无纬预浸布，而后将干燥、适当裁剪后的预浸料片模压成型。该复合材料界面结合、生物相容性好，相对于聚乳酸而言，降低了降解速率，具有更好的强度保持性，可更好地满足骨折内固定材料的使用要求。
5.3.4聚乳酸的增塑改性
增塑聚乳酸就是通过加入生物相容性的增塑剂来提高聚乳酸的柔韧性和抗冲击性能。对增塑后的聚乳酸进行热分析和机械性能表征研究其玻璃化转变温度(Tg)、弹性模量、断裂伸长率等的变化，从而来确定增塑剂的效能。
Bo-Hsin Li在L-聚乳酸中混入二苯基甲烷-4,4"-二异氰酸酯(MDI)，从而使聚乳酸的热性质和机械性能得到改善。通过差示扫描量热分析和热重分析，当MDI的-NCO与L-聚乳酸的-OH的摩尔比为2：1时，聚乳酸的玻璃化转变温度由55℃提高到64℃，拉伸强度由改性前的4.9MPa提高到5.8Mpa
5.4聚乳酸合成新工艺。
用生物发酵法从厨房垃圾中提取乳酸,并进一步聚合成生物降解性塑料一聚乳酸的新方法酵后的残渣可做成高质量的肥料和饲料,从而实现厨房垃圾的零排放。利用该法制得的聚乳酸可制造垃圾塑料袋、农膜等塑料制品。
据报道,日本北九州市将建设一座利用废弃食品制造生物降解塑料的工厂,以利于建设循环型城市。该工厂日处理能力为1 t。技术是由九州工业大学开发的,以食品废料为原料,首先制取精制乳酸,进而合成聚乳酸。[7]
六、结语
综上所述，国外对聚乳酸及其改性聚合物的研究和材料应用方面已经比较成熟，我国尚属起步阶段。聚乳酸材料虽然有无毒无害、环保等优点，但在我国并没有大量应用，主要是由于聚乳酸的生产成本居高不下，相对同类材料在价格上没有优势。因此，研究的主要方向是要降低聚乳酸的生产成本，以使这种环保材料能真正应用于我们的生活及医疗事业上。虽然丙交酯的开环聚合法可以得到高分子质量聚乳酸，但该法工艺较复杂，成本较高，所以，开发成本较低的乳酸直接合成法，有利于聚乳酸真正的实现应用于人们的生产生活中。同时，聚乳酸的合成工艺过程将直接影响聚乳酸的性能，因此，今后的研究方向主要是优化聚乳酸的合成工艺条件，寻找新的、可以回收利用的、毒性低的、高催化活性的催化剂。此外，单纯的聚乳酸机械性能较差、易破碎，制约了其应用的范围，所以通过共聚、共混、复合的方法改善聚乳酸的机械性能、热性能等也是聚乳酸研究的一个主要方向。
我国大部分有关聚乳酸的研究主要集中在合成高分子质量的聚乳酸上，并且合成的分子质量分布较宽。高分子质量聚乳酸可用来做高机械强度的制品，如作为骨内固定材料；而药物传输系统载体——药物缓释剂，则需要低分子质量聚乳酸，所以在聚乳酸的可控聚合研究上需加强研究力度，通过对催化剂、引发剂、聚合时间和温度、溶剂等的选择，制备分子质量范围较窄并且分子质量可控的聚乳酸，以扩大并优化聚乳酸材料的应用
七、参考文献
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（2）瞿丽曼，聚乳酸的制备工艺及最新国外专利分析[J],2004.12.16
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（4）亦云，科技部“十二五”现代生物制造科技发展专项规划发布[J]，中国生物技术信息网，2011.12.03
(5) 章培标，骨修复中的组织工程技术[J],中国科学院科技网，2007
(6)赵耀明、张军、麦杭珍.直接缩聚法合成聚乳酸的研究.合成纤维. 2001.3
(7) 吴景梅、邰燕芳.聚乳酸合成方法的研究进展.蚌埠学院化学系.2008.6
范文八：聚乳酸简介
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,-OH与别的分子的-COOH脱水缩合,-COOH与别的分子的-OH脱水缩合,就这样,它们手拉手形成了聚合物,叫做聚乳酸. 聚乳酸也称为聚丙交酯，属于聚酯家族。聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且可以再生。聚乳酸的生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，因此是理想的绿色高分子材料。
简介
聚乳酸的热稳定性好，加工温度170～230℃，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。由聚乳酸制成的产品除能生物降解外，生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好，还具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性，因此用途十分广泛，可用作包装材料、纤维和非织造物等，目前主要用于服装(内衣、外衣)、产业(建筑、农业、林业、造纸)和医疗卫生等领域。 一、聚乳酸的优点
聚乳酸的优点主要有以下几方面：
（1）聚乳酸（PLA）是一种新型的生物降解材料，使用可再生的植物资源（如玉米）所提出的淀粉原料制成。淀粉原料经由发酵过程制成乳酸，再通过化学合成转换成聚乳酸。其具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，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，这对保护环境非常有利，是公认的环境友好材料。关爱地球，你我有责。世界二氧化碳排放量据新闻报道在2030年全球温度将升至60℃，普通的处理方法依然是焚烧火化，造成大量温室气体排入空气中，而聚乳酸塑料则是掩埋在土壤里降解，产生的二氧化碳直接进入土壤有机质或被植物吸收，不会排入空气中，不会造成温室效应。
（2）机械性能及物理性能良好。聚乳酸适用于吹塑、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。进而加工成农用织物、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。
（3）相容性与可降解性良好。聚乳酸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，低分子聚乳酸作药物缓释包装剂等。
（4）聚乳酸（PLA）除了有生物可降解塑料的基本的特性外，还具备有自己独特的特性。传统生物可降解塑料的强度、透明度及对气候变化的抵抗能力皆不如一般的塑料。
（5） 聚乳酸（PLA）和石化合成塑料的基本物性类似，也就是说，它可以广泛地用来制造各种应用产品。聚乳酸也拥有良好的光泽性和透明度，和利用聚苯乙烯所制的薄膜相当，是其它生物可降解产品无法提供的。
（6）聚乳酸（PLA）具有最良好的抗拉强度及延展度，聚乳酸也可以各种普通
加工方式生产，例如：熔化挤出成型，射出成型，吹膜成型，发泡成型及真空成型，与目前广泛所使用的聚合物有类似的成形条件，此外它也具有与传统薄膜相同的印刷性能。如此，聚乳酸就可以应各不同业界的需求，制成各式各样的应用产品。
（7）聚乳酸（PLA）薄膜具有良好的透气性、透氧性及透二氧二碳性，它也具有隔离气味的特性。病毒及霉菌易依附在生物可降解塑料的表面，故有安全及卫生的疑虑，然而，聚乳酸是唯一具有优良抑菌及抗霉特性的生物可降解塑料。
（8）当焚化聚乳酸（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，而且焚化聚乳酸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。
二、聚乳酸的制备方法
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。
由乳酸制聚乳酸生产工艺有：
（1）直接缩聚法
在真空下使用溶剂使脱水缩聚。日本在这方面做了大量的研究，但最终没有成功实现产业化。
（2）二步法
使乳酸生成环状二聚体丙交酯，在开环缩聚成聚乳酸。这一技术较为成熟，美国NatureWorks公司生产聚乳酸工艺的工艺即为该工艺。的海正与中科院共同研制的聚乳酸生产技术也与此相似，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150000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。在反应温度为150℃、催化剂用量为0.5%、螺杆转速为75 r/min时可通过双螺杆反应挤出缩聚法快速有效地提高聚乳酸的摩尔质量,而且反应挤出产物分散系数减小,均匀性变好。通过DSC曲线的比较发现,通过反应挤出缩聚法制得的聚乳酸的结晶度有所降低,这对改善聚乳酸材料在使用过程中表现出较大的脆性是有益的。
三、聚乳酸制备的最新专利公开
BRUSSELS BIOTECH (BE)2004年2月13日公开的世界专利WO2004014889，
报道了聚乳酸的制备，其独立权项包括如下内容：（1）按以下方法制备乳酸：(a)蒸发乳酸或乳酸衍生物溶液制备分子量为400-2000、总乳酸等价酸度119-124.5%、光学纯度相当于90-100%L-聚乳酸的低聚体；（b）将低聚体和解聚催化剂加入到解聚反应器，制备得到一富含乳酸的气相和富含低聚体的液相；(c)冷凝气相得到液态粗乳酸；（d）将粗乳酸抽取结晶；(e)分离和排出晶体得到一富含乳酸晶体的湿饼；(f)干燥湿饼，得到预纯化乳酸；和(g)结晶预纯化乳酸得到残留酸度低于10meq/kg、水含量低于200ppm和meso-乳酸含量低于1%的纯化乳酸；（2）聚合以上得到的乳酸制得聚乳酸。
BOTELHO T 等2004年公开的专利 WO2004057008-A1，报道了一种可用于糖果包装材料的聚乳酸的制备方法，主要是通过发酵法得到，其实施例报道的具体方法为：将培养液（451）（包括乳清，牛奶蛋白和其它营养成分如无机盐和半光胺酸）加热到70℃并保持45分钟，再冷却到45℃。加入乳酸菌helveticus (9克)和Flavourzyme(RTM)(A) (26.5克)。批式发酵9小时，补加含乳清、乳糖和Flavourzyme (RTM)的新鲜肉汤。用氨气调节pH为5.75，生物控制于7-8%，发酵过程中连续通气，通气量为1升/分钟。在34天的发酵期内稀释率为0.15-0.3/小时。流出液中的乳酸盐为4%，稀释速度为0.3/小时下产率为12克/升.小时。乳酸流出液采用离子交换树脂和螯合剂分离，再经过两次连续电渗析，回收率为85-90%。
HANZSCH BERND等2003年8月21日公开的美国专利US2003158360，报道了一种聚乳酸的制备方法，步骤如下：发酵淀粉类农产品得到乳酸，通过超滤，纳米滤和/或电渗析超纯化乳酸，浓缩乳酸，制备预聚物，环化解聚为双乳酸，纯化双乳酸，开环双乳酸聚合物和脱单体化聚乳酸得到。
SHIMADZU CORP 2002年10月15日公开的JP2002300898，报道了一种生产乳酸和聚乳酸的方法。具体方法为：（1）利用乳酸铵合成乳酸酯；（2）在除丁基锡外的催化剂存在下，缩聚乳酸酯，合成平均分子量小于15000mol.wt聚乳酸（乳酸预聚体）；
（3）解聚聚乳酸得到乳酸；该方法进一步包括开环乳酸聚合物制备聚乳酸。
SHIMADZU CORP、OHARA H、TOYOTA JIDOSHA KK、ITO M和SAWA S 2002年8月8日公开的专利 WO200260891-A ，报道了用于生产生物可降解塑料的乳酸和聚乳酸的制备方法，该专利的实施例之一报道的方法如下：发酵得到的L-乳酸铵在90-100℃下与乙醇反应，分离、收集乙醇；120℃下脱去反应中的水；通过蒸馏提纯得到的乳酸乙酯，在辛基锡存在下于160℃缩聚乳酸乙酯，并脱去乙醇。将得到的反应液于200℃下蒸馏得到乳酸，产率为99.2%。在辛基锡存在下聚合乳酸制得乳酸。 NATL INST OF ADVANCED INDUSTRIAL SCIENCE TECHNOLOGY METI、 KONAN KAKO KK和 TOKIWA YUTAKA2001年8月21日公开的日本专利JP2001224392，报道了采用水解酶代替有机金属催化剂制备聚乳酸。
四、聚乳酸的市场应用
PLA最大的制造商是美国NatureWorks公司，其次是中国的海正，他们目前的产量分别是7万吨和5千吨。PLA有很多的应用，可以在挤出、注塑、拉膜、纺丝等多领域应用，具体如下：
（1）挤出级树脂的市场应用
挤出级树脂是PLA的主要用途，主要用于大型超市里新鲜蔬果包装，该类包装已成为欧洲市场链中的重要一员；其次用于一些宣扬安全、节能、环保的电子产品包装上。在这些用途中PLA高透明度、高光泽度、高钢性等优点体现得淋漓尽致，目前已经是PLA应用的主导方向。另外，挤出级树脂在园艺上的应用也开始获得重视，目前在斜坡绿化、沙尘暴治理等领域已有所应用。
然而，PLA的挤出加工却并非易事，仅适合在一些先进的PET挤出成型机上进行加工，且挤出片材的厚度一般只在0.2-1.0mm范围。加工过程对水 份含量及加工温度尤其敏感，挤出加工时，一般要求其水份含量要小于50PPM，这对设备的干燥系统和温控系统又提出了新的要求。加工过程中，如果没有适宜的结晶设备，边料的回收也是一大难题，这也正是市场上有大量PLA边角料在流通的原因。
（2）注塑级树脂的市场应用
在PLA的注塑应用中，较为广泛的是改性后的树脂。尽管纯PLA有着高透明度、高光泽度等优点，但是其硬而脆、加工难度大且不耐热等缺点影响了它在注塑方面的应用。当然，化学、塑料工业界都一直致力解决这些问题。例如，利用BPM-500这种添加剂可以提高PLA的冲击强度；加入少量一种名为Biomax Strong的乙烯基共聚物可以改进 PLA的韧性；与另一种生物降解树脂PHA共混可以改善PLA的一些性能；另外，日本的科学家们则开发出了一种添加纸浆的耐热PLA树脂。通过以上一些方式改性后的聚乳酸制品牺牲了透明性，但是却改进了聚乳酸在耐热性、柔韧性、抗冲性等方面的缺陷，提高了其加工难易程度，因此应用范围也得到了拓展。在海正的注塑级树脂销售中大约有70％为改性聚乳酸。
而整体上，相对高昂的成本是阻碍PLA在注塑市场上广泛应用的最大原因。虽然纯树脂通过填充改性可以降低一些成本，但是在保证其性能的前提下，这一措施的作用也有限，如果需要在全生物降解这一前提之下改善PLA性能上的缺陷，比如耐热性能，成本则更高。
（3）其他牌号树脂的市场应用
双向拉伸膜是目前为止应用最成功的PLA膜，经过双向拉伸并热定型的PLA膜耐热温度可提高到90℃，正好弥补了PLA不耐高温这一缺陷。通过对双向拉伸取向及定型工艺的调整，还可以控制BOPLA膜的热封温度在70～160℃。这一优势是普通BOPET所不具备的。另外，BOPLA膜透光率达到94%，雾度极低，表面光泽度也非常好，该类膜可用于鲜花包装、信封透明窗口膜、糖果包装等等。
PLA无纺布中已经有应用的是纺粘无纺布，因为中国限塑令的实施，这一无纺布在用于购物袋的制作上较为热门。而吹膜、淋膜这两个领域则因为PLA本身的一些特性缺陷，应用情况还在进一步探索中，一些成功的应用案例是将PLA改性后使用。
五、聚乳酸的行业应用
（1）聚乳酸在汽车领域的应用
日本东丽公司结合PLA树脂改性技术、纤维制造技术和染色加工技术，开发了以高性能PLA纤维为主要成份的车用脚垫和备用轮胎箱盖。备用轮胎箱盖已经在丰田汽车公司2003年推出的全面改进小型车“Raum”上使用。在继脚垫和备用轮胎箱盖开发以后，东丽公司有开发了适用于车门、轮圈、车座、天棚材料的其他汽车部件的PLA产品。
（2）聚乳酸在一次性用品的应用
聚乳酸对人体绝对无害的特性使得聚乳酸在一次性餐具、食品包装材料等一次性用品领域具有独特的优势。其能够完全生物降解也符合世界各国，特别是欧盟、美国及日本对于环保的高要求。但，采用聚乳酸原料所加工的一次性餐具存在着不耐温、耐油等缺陷。这样就造成其的功能作用大打折扣，以及在运输途中餐具变形、材质变脆，造成大量次品。不过，经过技术发展，目前市场有经过PLA改性后的材料，可以有效克服原粒的缺点，有的甚至耐热温度高达120度以上，可以用作微波炉用具材料。
（3）聚乳酸在电子电器领域的应用
为了节省石油资源同时减少地球温室效应，进一步拓展由可再生的生物资源制造而来的聚乳酸的应用领域，日本许多公司对PLA在电子电器领域的应用进行了深入研究并取得了卓越的成效。
日本NEC公司笔记本电脑部件材料
日本NEC公司开发了以高性能的PLA/KENAF复合材料，它是经过改性后的PLA，其改善PLA的耐冲性、耐热性、刚性和阻燃性。应用于2004年9月出售的“LaVie T”型手提电脑部件，2005年进一步推广应用于“LaVie TW，VersaPro”型电脑部件。 日本富士通公司的笔记本电脑机壳材料
2002年日本富士同公司在上市的“FMV-BIBLO NB”系列笔记本电脑的红外线接收部分采用了质量0.2的纯聚乳酸配件。在2005年富士通春季款笔记本电脑“FMV-BIBLO NB80K”的机壳中，全部采用由日本富士通公司、日本富士通研究所和日本东丽公司3家公司共同开发的PLA/PC合金，机壳重约600G，PLA含量在50%左右。与采用石油类树脂相比，仅机壳一项就能节约1L左右的使用用量。整个产品的生命周期中二氧化碳的排放量方面，对回收的树脂进行热循环处理时，可比现有树脂减少约15%。富士通最新款式笔记本电脑其外壳整体的93%几乎都采用了PLA树脂。
手机部件及机壳材料
NTT DoCoMo和索尼爱立信移动通讯公司于2005年4月试制了在机壳中采用
PLA的手机。该样机子啊140G的自量中有22GPLA树脂。2005年5月，NTT DoCoMo在市场售的“premini-IIS”手机中的1个按钮采用PLA树脂。2006年富士通、富士通研究所和东丽联合开发成功了耐冲击性相当于PLA1.5倍的PLA/PC合金，并用于手机外壳等部件。
日本索尼公司DVD影碟机壳材料
日本SONY公司2002年上市的“MVP-NS999ES”型DVD影碟机前面板采用了PLA材料，该公司与三菱树脂进一步研制出了无机物阻燃PLA材料，其中PLA含量为60%左右。该材料在2004年秋上市的“DVP-NS955V”型及“DVP-NS975V”型DVD影碟机前面板采用。通过改性后的PLA的强度与ABS树脂相当。同时通过改变调配添加物和加工条件，可以使用一般的射出成型机，成型效率与普通塑料一样。
光盘盘片
2003年9月三洋Mavic Mcdia和三井化学公司联合开发采用PLA为底板材料制造的面向音乐CD、VCD和CD-ROM盘片“MildDisc”。其称1个玉米棒难生产10张CD盘片。该公司开发出了高速而精密地转印CD模型技术，通过严格模具温度调节和对离子剂的改进，生产了固化速度慢的聚乳酸CD盘片。通过使用生物降解树脂能够解决现有CD盘片废弃时对环境造成的污染。PLA在燃烧时所消耗的能量比PC燃烧时所消耗的能量要少，从而减少二氧化碳的排量。若采用填埋方式，PLA在2-5年就能快速地生物降解，而PC则半永久地残留在土壤中。
富士通公司的LSI包装带
2005年2月，富士通和富士通研究所联合开发了以PLA为原材料、面向手机的LS包装带。该产品的生命周期评测表明，在周期中全体CO2的排放量减少11%，制造过程中能量消耗少18%。经过提高PLA强度和抗静电及尺寸稳定性改良后，其撕裂强度和压缩强度时PC制备材料的两倍以上，拉伸强度大约是1.5倍，耐折强度接近2倍，抗冲击强度和剥离强度也达到了制品所需要性能的要求。
（4）聚乳酸在生物医药领域的应用
生物医药行业是聚乳酸最早开展应用的领域。聚乳酸对人体有高度安全性并可被组织吸收，加之其优良的物理机械性能，还可应用在生物医药领域，如一次性输液工具、免拆型手术缝合线、药物缓解包装剂、人造骨折内固定材料、组织修复材料、人造皮肤等。高分子量的聚乳酸有非常高的力学性能，在欧美等国已被用来替代不锈钢，作为新型的骨科内固定材料如骨钉、骨板而被大量使用，其可被人体吸收代谢的特性使病人免收了二次开刀之苦。其技术附加值高，是医疗行业发展前景的高分子材料。
六、聚乳酸的制备流程
我们主要说说较常用的开环聚合方法，它的制程大致是这样的：
1)取材
将玉米等壳类作物碾碎后，从中提取淀粉，然后将淀粉制成未精化的葡萄糖。现在很多高技术已克服减去了碾碎的过程，直接从大量的农作物中提取原料。
2)发酵
以类似生产啤酒或酒精的方式来发酵葡萄糖，而葡萄糖发酵后变成类似于食物添加用于人体肌肉组织内中的乳酸。
3)中间型产物
将乳酸单体以特殊的浓缩制程，转变成中间型产物——减水乳酸，即丙交酯。
4)聚合
丙交酯单体经过真空净化后，再以一种不使用溶剂的溶解制程来完成开环的动作，使单体聚合。
5)聚合物修饰
由于聚合物的分子量与结晶度的不同，可使材料特性的变化空间很大，所
以因不同应用的产品，将PLA做不同的修饰。
参考文献
《绿色塑料聚乳酸》化学工业出版社出版，杨斌编著
聚乳酸的简称（PLA）
PLA是生物降解塑料聚乳酸的英文简写，全写为：polylactice acid 聚乳酸也称为聚丙交酯(polylactide)，属于聚酯家族。聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且可以再生,主要以玉米、木薯等为原料。聚乳酸的生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，因此是理想的绿色高分子材料。 聚乳酸的热稳定性好，加工温度170～230℃，
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。由聚乳酸制成的产品除能生物降解外，生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好，还具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性，因此用途十分广泛，可用作包装材料、纤维和非织造物等，目前主要用于服装(内衣、外衣)、产业(建筑、农业、林业、造纸)和医疗卫生等领域。 PLA最大的制造商是美国NatureWorks公司，其次是中国的海正生物，他们目前的产量分别是7万吨和5千吨。PLA有很多的应用，可以在挤出、注塑、拉膜、纺丝等多领域应用。 聚乳酸的制备 1.1.合成方法 总的来说，聚乳酸（PLA）的制备是以乳酸为原材料进行合成的。目前合成方法有很多种，较为成熟的是乳酸直接缩聚法，另一种是先由乳酸合成丙交酯，再在催化剂的作用下开环聚合。另外还有一种固相聚合法。 1)乳酸直接聚合法 直接聚合法早在20世纪30~40年代就已经开始研究，但是由于涉及反应中的水脱除等关键技术还不能得到很好的解决，所以其产物的分子量较低（均在4000以下），强度极低，易分解，没有实用性。 日本昭和高分子公司采用将乳酸在惰性气体中慢慢加热升温并缓慢减压，使乳酸直接脱水缩合，并使反应物在220~260℃，133Pa 下进一步缩聚，得到相对分子质量在4000以上的聚乳酸。但是该方法反应时间长，产物在后期的高温下会老化分解，变色，且不均匀。日本三井压化学公司采用溶液聚合法使乳酸直接聚合得到聚乳酸。 直接法的主要特点是合成的聚乳酸不含催化剂，因此缩聚反应进行到一定程度时体系会出现平衡态，需要升温加压打破反应平衡，反应条件相对苛刻。近几年来，通过技术的创新与改进，直接聚合法取得了一定的进展，应该在不久的将来随着技术的不断成熟，能够应用于工业化的大生产中去。 2)开环聚合法 开环聚合法是目前世界上用的较多的生产方法。早在20世纪中叶，杜邦公司的科研人员就用开环聚合法获得了高分子量的聚乳酸。近年来，国外对聚乳酸合成的研究主要集中在丙交酯的开环聚合上。 德国的Boeheringer Zngelhelm 公司用此法生产的聚乳酸系列产品以商品名出现在市场上；美国Cargill公司用此法生产的聚乳酸经熔喷与纺粘后加工，开发了医用元纺布产品；而我国能够合成高分子聚乳酸的仅有中山大学高分子研究所等屈指可数的几家。开环聚合多采用辛酸亚锡作引发剂，分子量可达上百万，机械强度高，聚合分离两步进行： 第一步是聚乳酸经脱水环化制得丙交酯； 第二步是丙交酯经开环聚合制得聚丙交酯； 但是这种开环聚合法在聚合的时候对催化剂的纯度，单体的纯度要求极高，即使是极微量的杂质也会使PLA的分子量低于10万，而且聚合条件如温度、压力、催化剂的种类和用量、反应时间等
等也会极大地影响PLA的分子量，所以高分子量PLA的合成是一个技术难点。
3)固相聚合法 这种方法是将直接聚合法得到的低分子量树脂在减压真空、温度在Tg—Tm之间的条件下进行聚合反应得到，以提高其聚合度，增加分子量，从而提高材料强度和加工性能。 1.2.制备流程 我们主要说说较常用的开环聚合方法，它的制程大致是这样的： 1)取材 将玉米等壳类作物碾碎后，从中提取淀粉，然后将淀粉制成未精化的葡萄糖。现在很多高技术已克服减去了碾碎的过程，直接从大量的农作物中提取原料。 2)发酵 以类似生产啤酒或酒精的方式来发酵葡萄糖，而葡萄糖发酵后变成类似于食物添加用于人体肌肉组织内中的乳酸。 3)中间型产物 将乳酸单体以特殊的浓缩制程，转变成中间型产物——减水乳酸，即丙交酯。 4)聚合 丙交酯单体经过真空净化后，再以一种不使用溶剂的溶解制程来完成开环的动作，使单体聚合。 5)聚合物修饰 由于聚合物的分子量与结晶度的不同，可使材料特
性的变化空间很大，所以因不同应用的产品，将PLA做不同的修饰。
编辑本段可编程逻辑阵列(programmable logic array)
是一种可编程逻辑装置,它的与阵列(AND array)和或阵列(OR array)均为可编程,输出电路为不可组态.又叫做FPLA(field-programmable logic array)
编辑本段炎亚纶的后援家族
PLA是“专属亚纶 全球布丁网”论坛的简称，也可简称“全球”。 简介
该家族成立于2009年2月8日。 曾几次在《MY COLOR》杂志上刊登。 截止至2010年7月，家族人数达2100余人。
20世纪合成高分子材料的问世及其快速发展极大地改善了人类生活，合成高分子材料已与钢铁、木材以及水泥并列为材料领域的四大支柱。然而合成高分子材料巨大的生产和消费也产生了两个重大课题：有限的石油资源被大量消耗和废弃聚合物导致的环境污染。这些问题已经引起了全球的高度重视。21世纪，许多国家将建设可持续发展的资源循环型社会作为国策之一，大力开发环境友好的生物降解高分子材料已在世界范围内蓬勃兴起。
在众多已经开发的生物降解高分子材料中，聚乳酸（PLA）被誉为最具发展潜力的品种之一。主要因为PLA具有可完全生物降解性和以可再生资源为原料的植物来源性，而且是一种维持自然界“碳循环平衡”的材料。所以，PLA的开发应用能够减少废弃高分子材料对环境的白色污染，节省石油资源，抑制由于二氧化碳净排放量增加而导致的地球温室效应的加剧。
PLA作为生物医药材料的应用早在30多年以前就已经开始，但是作为工业高分子材料的应用却是在20世纪90年代中期美国的Cargill公司向市场大规模提供了性能稳定且廉价的PLA树脂之后才全面展开的，随后许多发达国家尤其是日本在PLA的应用开发方面做了大量突出的工作。现在， PLA材料的应用已经由最初的包装材料等短使用周期商品和用后回收困难的商品发展到农林水产业、土木建筑业、日常生活用品等具有较长使用周期的商品，甚至用作汽车、电子电器领域等高性能的耐久性商品。开发的品种充分利用PLA的特性，生产出了PLA纤维、塑料、涂料及黏合剂等。
本书在广泛收集国内外资料的基础上，围绕PLA近十几年研究开发的新动向，重点介绍了作为工业高分子材料的聚乳酸的改性、加工和应用开发进展。内容安排如下：第一章总论；第二章简单介绍PLA的合成和性质；第三、四章与PLA改性相关，其中第三章介绍PLA改性和第四章介绍PLA合金；第五章介绍PLA材料的成型加工；第六至八章与PLA应用相关，其中第六章重点介绍PLA在包装材料领域的应用，第七章重点介绍PLA纤维加工及应用，第八章分别介绍PLA在农林建筑、日常生活、电子电器、汽车领域的应用以及PLA胶黏剂和涂料；第九章专门对PLA的生物降解性质进行介绍。关于PLA在生物医学领域应用的专著已经有很多，本书不再赘述。
本书涵盖了PLA材料开发的主要领域和前沿，特别是PLA材料开发的种类和水平以及未来的发展趋势，以便对大专院校的师生、相关化工行业的技术人员以及投资经营者提供一些启示。全书由杨斌编著，唐琦琦、苏思玲、徐妍、赵吉洁及龚鹏剑等参与了资料的收集及整理工作，为本书的编写付出了辛勤的劳动，在此表示衷心的感谢。另外对所有支持和关心过本书编写与出版的人员表示衷心的感谢。
由于编者的知识水平以及掌握文献的程度有限，加之PLA材料的发展迅速，一些新的知识与成果在书中实难完全得以反映，书中可能存在疏漏之处，敬请读者不吝赐教。
聚乳酸产业投资机会研究-王甫忠 高长春
范文九：聚乳酸合成
聚乳酸合成方法研究进展聚乳酸的合成主要有两条路线：一条是乳酸(1actic acid)直接聚合．另一条是由乳酸预聚生成低分子量物质，其解聚得丙交酯(1actide)，丙交酯重结晶后开环聚合(ROP)得到聚乳酸。具体过程如下
图2-1 聚乳酸的两条合成路线
1、直接聚合法[JK]
乳酸同时具有-OH和-COOH，是可直接缩聚的，采用高效脱水剂和催化剂使乳酸或乳酸低聚物分子间脱水缩合成高分子质量聚乳酸
：
式1.1
采用直接法合成的聚乳酸，原料乳酸来源充足，大大降低了成本，有利于聚乳酸材料的普及，但该法得到的聚乳酸相对分子质量较低，机械性能较差。
2、丙交酯开环聚合法[L]
开环聚合法是先将乳酸缩聚为低聚物，低聚物在高温、高真空等条件下发生分子内酯交换反应，解聚为乳酸的环状二聚体-丙交酯。丙交酯经过精制提纯后，由引发剂如辛酸亚锡、氧化锌等许多化合物催化开环得到高分子量的聚合物
第一步是乳酸经脱水环化制得丙交酯。
式1.2
第二步是丙交酯经开环聚合制得聚丙交酯由于此方法可通过
式1.3
由于此方法可通过催化剂的种类和浓度使得聚乳酸分子量高达70万到100万【M】，机械强度高，适合作为医用材料。
乳酸直接聚合与乳酸先制成丙交酯后再开环聚合制备聚乳酸相比，工艺简单，成本低廉。但以往的研究表明采用乳酸直接聚合法难以获得具有实用价值的高分子量聚乳酸，但丙交酯开环聚合的高成本限制了聚乳酸的应用。随着化工技术的进步，研究者们对乳酸缩聚制各聚乳酸又重新重视起来。
常有的缩聚方法有：熔融缩聚、溶液缩聚、乳液缩聚和界面缩聚。本实验室采用了熔融缩聚和溶液缩聚制得分子量较高的聚乳酸。
实验部分
实验原料：乳酸（85-90%）；二水和氯化亚锡（Sn2Cl2.2H2O）；三氧化二锑（Sb2O3）；甲醇；高纯氮；二丁基氧化锡（SnOEt2）；月桂酸二丁基锡；醋酸锰（Mn(CH3COO)2）；五氧化二磷（P2O5）；苯；氯仿；甲苯；四氢呋喃
实验仪器：温度计；通气管；三口烧瓶；油浴锅；磁力搅拌器一套；分馏头；冷凝管；尾接管；圆底烧瓶；干燥瓶；真空抽滤机；分析天平；
图2-1 实验装置图
2.1、熔融聚合【J K L】
熔融缩合试验主要分两部分：原料脱水和缩合，其中聚合部分又分前期缩合（130OC以前），后期缩合（160—180oC）。
（1）原料脱水。将原料乳酸置于500ml三口瓶中，水泵抽真空，60oC减压蒸馏一小时，除去原料乳酸中10%-20%的自由水，然后放入分子筛中，出去剩余的微量水。
（2）熔融缩聚。在装有控温器、真空搅拌器以及蒸馏装置的250ml的三口烧瓶中，加入（1）脱水处理后的乳酸100g,安装好减压蒸馏装置后，加入催化剂，温度控制130oC，水泵减压，低真空下反应一小时后将温度升至160 oC-180 oC，直至不出水；通氮气，换油泵，压力逐步降低至70pa，再将温度升至160 oC-180 oC，反应8-12小时后出料，真空烘干
熔融聚合是将乳酸除水后加入一定比例的催化剂，在氮气保护下于高于聚乳酸熔点的温度下熔融聚合19-30h后得到聚乳酸。此方法工艺简单，生产成本较低，一般用来制备低分子量的药物缓释材料。
2.2、溶液聚合
在 250mL 圆底烧瓶中，加入 41mL 经初步脱水干燥的 L-乳酸 、60mL 溶剂和 0. 25g 催化剂 SnCl2·2H2O(催化剂/ 单体质量比 0. 5%)，搅拌，升温至 105～
110℃，用循环水式多用真空泵减压，反应 3h。继而升温至 160℃，改用油泵减压，进一步降低体系的真空度（真空表读数为-0. 095Mpa），继续反应，经不同的时间间隔取样。将所得试样蒸去溶剂后，加入一定量的丙酮溶解，再将所得溶液在大量水中沉淀、抽滤，所得聚乳酸经真空干燥至恒重，为白色粉状产物。
2.3聚乳酸分子质量测定及结构鉴定
2.3.1黏度法测定聚乳酸分子质量
测定液体粘度的方法有：毛细管法、转筒法、落球法。在测定高聚物溶液粘度时以毛细管法最简单。当溶液从毛细管粘度计中因重力流下时遵循泊稷公式：
式2.4
式中：?是液体粘度；p是液体密度；l是毛细管长度；r是毛细管半径；t是流出时间；h是流经毛细管的平均液柱高度；g是重力加速度：v是流经毛细管的液体体积。对于确定粘度计，上式可简化为：
?/?=At-B/t
已知四氢呋喃在40℃下的n l、p l和30℃下的q o、p o，测出溶剂在40℃下的流出时间tI和溶剂在30℃下的流出时间to，带入上式即得方程组：
由上述方程组即可求出A和B。
30℃时稀溶液的密度可近似的以四氢呋喃纯溶剂的密度来代替，以乌式粘度计测得溶液流出时间t，即可求得稀溶液的粘度?。?r称为相对粘度，他表示溶
液粘度的相对值。它与?sp之间存在如下关系：
2.3.1聚乳酸数均分子质量测定
准确称取 W(g)聚乳酸样品，用甲醇和二氯甲烷的混合液溶解后，用一定浓度 C(mol / L)的氢氧化钾-乙醇标准溶液进行滴定（以溴百里香酚兰作指示剂）。 按下式计算其分子量
式2.5
式中 V―滴定所消耗的氢氧化钾溶液的体积(mL)
2.2.2熔点的测定
用 WRS-1B 数字熔点仪测定聚乳酸的熔点。
3、结果讨论
乳酸直接聚合的反应原理如下式
由乳酸直接缩聚，发生分子间脱水、酯化，为逐步缩合聚合反应。由于副反应的发生，反应体系中存在着游离乳酸、水、聚乳酸及副产物丙交酯间的复杂平衡。因此依据反应条件的不同，当某一反应达到平衡时，聚合反应随之停止。要得到
高分子量的聚乳酸，关键是从反应体系中及时移去游离的水和反应生成的水，并抑制副产物丙交酯的生成，同时还要考虑脱水时间过长或温度过高会使产品色泽加深等问题。直接聚合主要受三个因素的影响[M]：(1)动力学控制；(2)水分的移除，(3)分解反应的抑制。结合具体的实验过程，详细讨论如下：
编号 E1 E2 E3 原料 L-乳酸 L-乳酸 L-乳酸 原料的脱水干燥 干燥 干燥 未干燥 溶剂 二苯醚 十氢萘 二苯醚 溶剂的预处理 真空干燥 蒸馏纯化 未处理 催化剂 氯化亚锡 氯化亚锡 氯化亚锡 产物性状 白色粉末 浅黄色粉末 白色粉末 数均分子质量 5333 886 4532
熔点（OC） 162-163.1 104-111.5 157.4-1598.2
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范文十：聚乳酸纤维
被誉为21世纪新一代纤维之一的聚乳酸纤维是采用天然糖的发酵产物作为单体，由单体原料合成聚合物再制成纤维。近两年，美国粮食公会和卡吉尔·道(Cargill—Dar)聚合物公司与日本钟纺纤维公司就共同推出了这种新型的环保型纤维。它是由玉米淀粉发酵制得的乳酸经过聚合，融纺丝生产成聚乳酸纤维，又称PLA纤维(LACTRON)或称玉米纤维，2001年美国已具有14万吨年生产能力。该纤维能生化分解，其燃烧热较低而且燃烧后不会生成氮的氧化物等气体，使用后的废弃物埋在土中或水中，可被微生物分解成碳酸气和水，在光合作用下，又会生成起始原料淀粉，是一种极具发展潜力的生态纤维。 该纤维能与棉、羊毛混纺生产具有丝感外观的T 恤、夹克衫、长袜、晚礼服等。具有优良的形态稳定性，如与棉混纺，几乎与涤棉具有同等的性能，处理方便；光泽较涤纶更优良，且有蓬松的手感；与涤纶同样富有疏水性，对皮肤不发粘；如与棉混纺做内衣，有助于水分的转移，不仅接触皮肤时有干燥感，且可赋于优良的形态稳定性和抗皱性。经测试，聚乳酸纤维编织布对人体皮肤无任何刺激性。聚乳酸纤维PLA是一种新型的生态环保型纤维，它以玉米淀粉为原料，先将其发酵制得乳酸，然后经缩合，聚合反应制成聚乳酸，再利用耦合剂制成具有良好机械性的较高分子量聚乳酸，最后经过化学改质，将其强度、保水性提升并将其纤维化，然后经抽丝而成。有长丝、短丝、复合丝、单丝。且其性能优越：穿着舒适性、弹性，悬垂性、吸湿性、透气性、耐热性及抗紫外线功能都很好。PLA纤维之所以受到关注，并显示出越来越强大的生命力，关键在于它具有良好的生物降解性。PLA纤维埋入土中2~3年后强度会消失；如果与其他废弃物一起堆埋，几个月内便会分解，降解产物为无害的乳酸、二氧化碳和水。因此，PLA纤维被誉为新一代环保型聚酯合成纤维。
聚乳酸纤维还具有合成纤维的特性，它既可纯纺也可与棉、羊毛与纤维素纤维(如莫代尔、天丝)混纺，制成针织物或机织物，可广泛用作针织内衣、运动衣、泳装、T恤及机织时装面料、休闲服面料及礼服面料等。使用证明，用聚乳酸纤维制作的面料柔软度优于聚酯面料，有丝绸般的光泽及舒适的肌肤触感和手感，服用性能较佳。聚乳酸纤维制成的针织布有良好的悬垂性，滑爽性，吸湿透气性。此外聚乳酸纤维还具有良好的水扩散性，与棉混纺则能制成吸汗速干的衣料，具有良好的形态稳定性和抗皱性。聚乳酸纤维是一种天然材料聚合体，具有其它纤维没有的绿色性和优异的纤维性能，有望成为纺织工业新的经济增长点，并在医疗等领域大显身手。
现有合成纤维的资源基础－石油－总有枯竭的时候，而天然高分子在自然界的生物合成总量现在高达每年107~184×1012吨，利用率也很低。因此，如何充分利用这些资源将是今后纤维业的主要研发任务之一。
另一方面，现今人们对服装除了要求美观大方外，也越来越追求舒适性和功能性，还要考虑其环保性。而纤维素、淀粉和植物蛋白等植物资源，由于可以生物降解和循环再生，也是纺织产品发展的一大趋势。 近年来，以植物资源为原料的新型纤维的研究和开发受到了世界各国的高度重视，它们不但原料来源丰富、拥有可再生及可生物降解的特点，而且比合成纤维具有穿着舒适性和对人体皮肤的亲和性。在这类纤维中，上世纪90年代末实现工业化的聚乳酸纤维无疑是最具发展潜力的一种。
聚乳酸纤维的“绿色性”
发展“绿色工业”是实现可持续发展战略的基本出路，因此，是否符合“绿色化”要求是衡量一种新型纤维的生命力的先决条件。 各种纤维的能源消耗量对比
聚乳酸由乳酸合成，乳酸的原料为所有碳水化合物富集的物质，例如粮食（玉米、甜菜、土豆、山芋等）以及有机废弃物（玉米芯或其他农作物的根、茎、叶、皮；城巿有机废物；工业下脚料等），可以不断再生，这有利于摆脱石油化纤的原料短缺威胁。将有机废弃物转化为乳酸，对于环境和资源保护也具有深远的意义。
聚乳酸所用的原料均无毒性，其中L-乳酸是一种有高生化活性及安全性的重要有机酸，被广泛应用于食品、化工、皮革、染料、化妆品、工业电子、农药、医药等领域。工艺中，发酵污水的处理不存在难题，
聚合物合成过程无环境污染。虽然聚乳酸的纺丝可采用溶液纺丝和熔融纺丝来实现，但目前聚乳酸纤维的商业化生产均采取熔融纺丝工艺，如高速纺丝一步法或纺丝－拉伸二步法等，不使用有毒溶剂，简洁、清洁。
与天然纤维棉相比，聚乳酸纤维亩产量大，例如，棉花的亩产量只有63Kg，而玉米的亩产量达325Kg，因此，同样1亩土地可以生产比棉纤维更多的聚乳酸纤维。除外，生产1吨棉纤维需要29000吨水，而生产1吨聚乳酸纤维的所需的水不到100吨。
同时，聚乳酸的熔点比丙纶还低，生产聚乳酸纤维消耗的能源量少于三大合成纤维，也低于PTT和Lyocell纤维，产品的综合能耗是目前大类化学纤维生产中最低的。
聚乳酸及其原料的生产、制备、循环过程。
大多数合成纤维不能自然分解，其废弃物会造成白色污染，聚乳酸纤维则具有良好的可生物降解性。试验表明，聚乳酸先通过主键上的C-O键水解，然后在酶的作用下进一步降解。聚乳酸纤维的废弃物埋入土壤中1~2年后机械强度逐渐降低，2~3年后失去强度。与微生物和复合有机废料混合，它可以在几个月之内分解成CO2和H2O，因此是一种理想的可生物降解纤维，特别适宜于2~3年的短期用途。这两种产物通过植物的光合作用又可以变成乳酸的原料淀粉，在自然界中循环。
聚乳酸纤维的生产技术
聚乳酸的原料生产
聚乳酸的原料是乳酸，即-羟基丙酸、2-羟基丙酸。由于乳酸分子中有一个不对称碳原子，所以具有d-型（右旋光）和L-型（左旋光）两种对映体，等量的L-乳酸和d-乳酸混合而成的dL-乳酸不具旋光性。成纤聚乳酸以L-乳酸为单体。
L-乳酸的工业化生产主要有微生物发酵法和化学合成法两大类。中国发酵乳酸工业主要采用玉米、大米、薯干粉等为原料，以谷糠、麦皮等为辅料，以α-淀粉酶、糖化酶为液化剂、糖化剂，CaCO3为中和剂，经发酵生产乳酸钙，再进一步酸化纯化得到乳酸产品。
聚乳酸的合成
聚乳酸有两种合成方法，即丙交酯（乳酸的环状二聚体）的开环聚合和乳酸的直接聚合。
丙交酯开环聚合生产工序为：先将乳酸脱水环化制成丙交酯；再将丙交酯开环聚合制得聚乳酸。其中乳酸的环化和提纯是制备丙交酯的难点和关键，这种方法可制得高分子量的聚乳酸，也较好地满足成纤聚合物和骨固定材料等的要求。
乳酸直接缩聚是由精制的乳酸直接进行聚合，是最早也是最简单的方法。该法生产工艺简单，但得到的聚合物分子量低，且分子量分布较宽，其加工性能等尚不能满足成纤聚合物的需要；而且聚合反应在高于180℃的条件下进行，得到的聚合物极易氧化着色，应用受到一定的限制。
由于原料原因，聚乳酸有聚d-乳酸（PDLA）、聚L-乳酸（PLLA）和聚dL-乳酸（PDLLA）之分。生产纤维一般采用PLLA。
聚乳酸纤维的制备
聚乳酸在所有生物可降解聚合物中熔点最高，结晶度大，热稳定性好，加工温度在170~230℃之间，有良好的抗溶剂性，因此能用多种方式进行加工，如挤压、纺丝、双轴拉伸、注射吹塑。
聚乳酸及其共聚物的纺丝可采用溶液纺丝和熔融纺丝工艺，主要采用干纺-热拉伸工艺，而干纺纤维的机械性能要优于熔纺纤维。研究表明，聚乳酸的分子量及其分布、纺丝溶液的组成及浓度、拉伸温度、聚乳酸的结晶度和纤维直径，都影响最终纤维的性能。
PLLA的特性粘度降
聚乳酸是热塑性聚合物，可采用熔融纺丝。熔纺同溶液纺相比具有经济上的优势，因此对其研究非常活跃。PLLA对温度非常灵敏，在升温过程中特性粘度有较大幅度的下降，而且温度越高，△η越大。因此成纤聚合体中的金属、单体、水等的含量必须严格控制，尤其是残留金属及水分子在纺丝前必须严格去除，否则在纺丝过程中会引起分子量的急剧下降和腐蚀加工机械，制得的纤维性能降低。
在熔融纺丝前，把聚乳酸未端的-OH基用醋酸酐和吡啶进行乙酰化，结果发现其热稳定性有所提高，为纺丝温度低于200℃，聚乳酸基本不发生热降解。采用二步法，即第一步熔融挤压，第二步热拉伸，可制得断裂强度高于7.2 cN/dtex的聚乳酸纤维。
不同纺丝气氛下聚乳酸的降解率。
研究还表明，纺丝的气氛对初生纤维特性粘度的影响极大，苦用氮气保护聚乳酸降解率明显降低，不同分子量的聚乳酸应该有不同挤出温度。
聚乳酸的特性粘度和合适的挤出温度之间的关系。
聚乳酸及纤维的现状及发展趋势
乳酸研制
由于化学合成法所用原料为乙醛和剧毒物氢氰酸，因此其产品L-乳酸一般只适用于制革工业和化学工业，生产受到一定限制。酶转化法和拆分dL-乳酸的方法工艺复杂，难以得到纯净的L-乳酸，也无法用于
生产。而发酵法成本低、产酸纯，故目前国内外的L-乳酸均通过发酵法生产。
从含有淀粉的原料中得到L-乳酸。
目前，世界乳酸消费量每年约达15万吨，且年均增速达5%~8%。大型的生产聚乳酸级原料的生产企业主要集中在美国和西欧。荷兰普拉克（Purac）是目前世界上最大的乳酸生产厂商，在巴西、西班牙和荷兰本土的工厂生产的L-乳酸及衍生物总年产量共计6万吨以上，占世界乳酸巿场一半以上的份额。ADM和Sterling是美国原有生产能力较大的乳酸生产企业，合计年生产能力约为1.8万吨。普拉克与美国嘉吉（Cargill）在美国已建成年产3.4万吨的L-乳酸生产厂，并准备进一步扩大其生产能力。另外，美国近
年建了4套年产3.4万吨的L-乳酸装置。因此，估计美国目前已拥有近20万吨的年生产能力。
中国的研究起步较晚。1987年前后以上海工业微生物研究所、xxx微生物研究所、天津工业微生物研究所为代表，开展了发酵法生产L-乳酸的研究。至2001年，生产能力已经达到9万吨/年，拟建生产能
力达35万吨/年，主要用于除草剂、制药等领域。
丙交酯开环聚合工艺流程图。
聚乳酸生产现状
过去，分子量超过10万的聚乳酸通常由价格昂贵的丙交酯经开环聚合制得，因此其在塑料和纤维方面的应用受到限制。近年，伊文达－费希又（Inventa-Fischer）建立了一个年产量为3000吨的丙交酯开环聚合中试工厂，使聚乳酸成本价格接近其它工程学上的塑料或纤维材料。
90年代后期，美国嘉吉和陶氏化学（Dow Chemical）合资组建了Cargill Dow（简称CDP），完善了工业化生产工艺，并以玉米为原料先建成年产能力为6000吨的试验厂，2001年再建成14万吨年生产能力的PLA聚合物工厂，开创了对聚乳酸的工业化发展阶段。
日本数家公司亦相继建立了规模不等的聚乳酸树脂工厂。如岛津（Shimadzu）于1992年制成聚乳酸塑料LACTY，1994年试产了100吨聚乳酸，制成了手术缝合线、骨片、垃圾袋、多种商品外包装、园珠笔秆、气球、绳索、鱼网等；三井化学（Mitsui）也建立了年产500吨聚乳酸工厂，1998年在日本长野召开的冬奥会上，就使用了由聚乳酸制造的一次性餐具（杯、碟、碗等）。
[size=4]直接熔融缩聚制备聚乳酸的研究方向：
* 选择更有效的催化体系，既能促进可逆平衡反应中的脱水酯化反应，又抑制聚乳酸解聚环化生成丙交酯反应的发生，使聚合反应顺利进行；
* 采用熔融——固相缩聚相结合的工艺，最佳使率接近100%，平均分子量达到60万；
* 采用双螺杆出机进行连续的熔融聚合，已成功地获得了分子量大于15万的聚乳酸。。与乳酸直接熔融缩聚相比，溶液直接缩聚容易由于排除反应后期的小分子，得到高分子量、含残留单体和催化剂较少的聚合物。[/size]
此外，最近国外正尝试用生物合成法制取聚乳酸，即培养、筛选合适的微生物，先在体内直接合成聚乳酸，再提取聚乳酸。该法可实现清洁生产，同时可进一步降低生产成本，提高产品的各种性能指标，扩大巿场应用范围。
随着聚乳酸在医疗、药学、农业、包装业等领域的广泛应用，其生产能力和产业迅速增加。专家预测，在今后10年中，聚乳酸的生产能力可望成倍增长。
中国聚乳酸的研制在中科院化学所、中科院上海有机所、南京大学、浙江大学、同济大学、东华大学等单位的努力下，已取得成功，有的正在进入生产规模的试验。
聚乳酸纤维市场状况
最早研究聚乳酸纤维的是日本钟纺（Kinebo）。
溶液纺丝采用的二氯甲烷、三氯甲烷或甲苯等溶剂有毒，而且溶剂回收困难，纺丝环境恶劣，工艺较为复杂，最终产品成本更高，从而其应用受到限制，到目前为止尚未见商业化生产报道。另一方面，熔融纺丝法生产聚乳酸纤维的工艺和设备正在不断地改进和完善，已成为乳酸纺丝成形加工的主流，各种用于生产涤纶的现行熔融纺丝工艺（高速纺丝一步法，纺丝-拉伸二步法）都可采用。
目前钟纺聚乳酸纤维年产量已达到700吨。尤尼吉卡（Unitika）使用美国CDP公司的聚乳酸通过熔融纺丝技术，成功地纺制了聚乳酸纤维、薄膜和纺粘非织造布Terramac，目前年产量已达1.6万吨（薄膜1
万吨，纤维5000吨，纺粘非织造布1000吨）；纤维品种包括单丝、复丝和短纤维（常规型和皮芯复合型），纺粘非织造布包括常规型、皮芯复合型和模压型。
美国CDP积极联合日本与欧洲公司共同开展纺丝及下游产品加工与巿场开拓工作，取得不少成果，并于2003年1月发布了聚乳酸的品牌名称Ingeo。
日本伊藤忠（Itochu）、中国台湾远纺、美国Unify以及东丽（Toray），也都参与了和CDP的共同开发。此外，法国Fiherweb等也已研制出聚乳酸纤维及制品。香港福田以“粟米纤维”的名义开发了100%聚乳酸纤维布料和聚乳酸纤维与棉、弹性纤维以及涤纶等混纺、交织而得各种新型面料，具备一般人造纤维排汗、防臭和吸水以及易燃性低于涤纶等特性，制作儿童睡衣等产品。
专家预言，通过21世纪初期全球PLA聚合物和纤维的生产规模的扩大，随着乳酸原料生产成本的降低，其价格会向接近涤纶发展，且用途迅速扩展，经济效益将逐步显现。
中国研制聚乳酸纤维的有东华大学、华南理工大学等，上海华源、仪征化纤等企业已与美国CDP公司洽谈合作，并且开展了试纺工作。
东华大学2002年承担了“聚乳酸的合成方法及纤维制备工艺”设计，并建成了一条包括熔体制备、纺丝和热拉伸的试验线，进行了采用二步法（第一步熔融挤出，第二步热拉伸）生产聚乳酸的试验，并确定了各工序的最佳工艺参数，形成了聚乳酸纤维连续生产（包括原料准备、熔体制备和成形工艺等）的关键技术。经中国化纤工业协会化纤产品检测中心测定，制备的拉伸纤维断裂强度达4.0cN/dtex，拉伸模量达62.3cN/dtex，断裂伸长为31%；经国家教育部东华大学纺织检测中心测定，热定型纤维断裂强度达
3.79cN/dtex，拉伸模量达51.3cN/dtex，断裂伸长为23.5%；达到了国际先进水平。该项目2003年7月通过了中国石化集团公司的技术鉴定。
对于聚乳酸纤维/棉和涤纶/棉混纺面料的对比测试结果。
聚乳酸纤维的性能和用途
除了良好的生物可降解性外，聚乳酸纤维具有其他突出的优点。
物理机械性能和加工性能
聚乳酸纤维的物理性质介于涤纶和锦纶之间，强度、伸长等也与涤纶和锦纶相似，但熔点最低，模量较低，具有很好的手感。聚乳酸纤维的弹性回复率高，玻璃化温度适宜，说明其定型和保型性能好。聚乳酸纤维制成的服装吸湿性优于涤纶，悬垂性和抗皱性好，比涤纶服装更华丽美观，是制造内衣、外装、制服、时装的理想材料。
聚乳酸纤维与常用纤维的性能比较（*腈纶在熔融时分解）。
聚乳酸纤维的加工适应性也很好，可以适应机织、针织、簇绒和非织造等现有绝大多数加工设备。在双组分复合纤维制造中，PLA因其可以通过改性而调节和控制熔点、热粘合性以及热收缩性，通过控制双组分纤维的皮层熔点和结晶温度来生产海岛型复合纤维、生产高膨松性或低膨松性非织造布。此外，聚乳酸纤维的化学惰性较好，对许多溶剂包括干洗剂表现稳定，由此可以采用溶剂或非溶剂加工工艺。
染色性
聚乳酸纤维的染色以分散染料为好，能染浅、中或深的色泽，由于其折射率低，能染成深色。其染品的耐洗牢度和染料移染率良好，色牢度高于3级；耐紫外线，在氙弧光下不褪色，洗涤后基本上不变色。 舒
适性
据模拟人体干燥和出汗皮肤状态下的对比测试表明，聚乳酸/棉混纺织物与同规格的涤纶/棉混纺织物
对比有更大的舒适感。特别是其生物相容性好，不刺激皮肤，因此穿着时的舒适感特别好。
耐气候性
聚乳酸纤维聚乳酸纤维在室外暴露5300小时后，抗张强度可保留95%(涤纶60%)；500小时后，抗张
强度可保留55%左右，优于涤纶，因此可用于农业、园艺、土木建筑等领域。
三种纤维的燃烧性能对比。
阻燃性
聚乳酸纤维的限氧指数是常用纤维中最高的，接近于国家标准对阻燃纤维限氧指数的要求(28~30)；燃烧时发热量低，只有轻微的烟雾释出，易自熄，火灾危险性小。
安全性
聚乳酸纤维植入体内后无毒副作用，而且有一定的耐菌性和耐紫外性能，因此安全性好，不但可用作可吸收的手术缝合线和组织工程材料，而且很适合用于室外应用领域和室内装饰织物。
聚乳酸纤维的应用。
目前，聚乳酸纤维已制成复丝、单丝、短纤维、假捻变形丝、针织物和非织造布等，主要用于服装和产业领域。以聚乳酸纤维制得的布料具有真丝的光泽，优良的手感、亮度、吸水性、形状保持性及抗皱性，因此是较理想的面料，适合做服装尤其是妇女服装。
1998年，钟纺公司推出了聚乳酸纤维Lactron与棉、羊毛或其他天然纤维混纺制成的新型纺织品“Kanebo Corn Fiber”，1999年又正式展出由Lactron纤维制成的纺织品。2000年，尤尼契卡在亚洲产业用纺织品展览会上展出的产品有聚乳酸纤维与Lyocell纤维交织的毛巾、袜、裤子、T恤衫、衬衣、裙子等。
聚乳酸共聚物可吸收缝合线。
钟纺、尤尼契卡等还已将聚乳酸纤维的用途扩大到产业领域，主要是在土木工程中做网、垫子、沙袋和制土壤流失材料等；在农业、林业中做播种织物、薄膜、防虫防兽害盖布、防草袋和养护薄膜等，在渔业中做鱼网、鱼线等；在家用器具中作垃圾网、手巾、滤器、擦布等，在户外器具中做蓬布、覆盖布和帐篷等。
利用聚乳酸纤维在人体内可降解的特性，它在卫生医疗领域早已得到应用，主要做吸收缝合线、医用绷带、一次性手术衣、尿布等。
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