聚乳酸合成工藝研究方法

① 聚乳酸的方法流程

聚乳酸生產是以乳酸為原料，傳統的乳酸發酵大多用澱粉質原料，目前美、法、日等國家已開發利用農副產品為原料發酵生產乳酸，進而生產聚乳酸。

由乳酸制聚乳酸生產工藝有： ⑴直接縮聚法
縮聚法就是把乳酸單體進行直接縮合,也稱一步聚合法。在脫水劑的存在下, 乳酸分子中的羥基和羧基受熱脫水, 直接縮聚合成低聚物。加入催化劑, 繼續升溫, 低相對分子質量的聚乳酸聚合成更高相對分子量的聚乳酸。
⑵二步法
使乳酸生成環狀二聚體丙交酯，再開環縮聚成聚乳酸。這一技術較為成熟，美國NatureWorks公司生產聚乳酸工藝的工藝即為該工藝。中國的海正與中科院共同研製的聚乳酸生產技術也與此相似，主要過程是原料經微生物發酵製得乳酸後，再經過精製、脫水低聚、高溫裂解，最後聚合成聚乳酸。
⑶反應擠出制備高分子量聚乳酸
用間歇式攪拌反應器和雙螺桿擠出機組合，進行連續的熔融聚合實驗，可獲得由乳酸通過連續熔融縮聚製得的分子量達150000的聚乳酸。利用雙螺桿擠出機將低摩爾質量的乳酸預聚物在擠出機上進一步縮聚，制備出較高摩爾質量的聚乳酸。在反應溫度為150℃、催化劑用量為0.5%、螺桿轉速為75 r/min時可通過雙螺桿反應擠出縮聚法快速有效地提高聚乳酸的摩爾質量，而且反應擠出產物分散系數減小，均勻性變好。通過DSC曲線的比較發現，通過反應擠出縮聚法製得的聚乳酸的結晶度有所降低，這對改善聚乳酸材料在使用過程中表現出較大的脆性是有益的。 1）取材
將玉米等殼類作物碾碎後，從中提取澱粉，然後將澱粉製成未精化的葡萄糖。很多高技術已克服減去了碾碎的過程，直接從大量的農作物中提取原料。
2）發酵
以類似生產啤酒或酒精的方式來發酵葡萄糖，而葡萄糖發酵後變成類似於食物添加用於人體肌肉組織內中的乳酸。
3）中間型產物
將乳酸單體以特殊的濃縮製程，轉變成中間型產物——減水乳酸，即丙交酯。
4）聚合
丙交酯單體經過真空凈化後，再以一種不使用溶劑的溶解製程來完成開環的動作，使單體聚合。
5）聚合物修飾
由於聚合物的分子量與結晶度的不同，可使材料特性的變化空間很大，所以因不同應用的產品，將PLA做不同的修飾。

② PLA聚乳酸應用

聚乳酸(PLA)是重要的乳酸衍生物產品，是以玉米提煉的乳酸為單體經化學合成的新型生物可分解高分子材料，具有無毒、無刺激性、生物相容性好、強度高和可生物分解及吸收等特點，不污染環境，是目前最有發展前途的可生物分解高分子材料。

目前聚乳酸的合成主要有3種方法 (1) 直接法 (2) 丙交酯開環聚合法 (3) 共聚法 。 乳酸的直接聚合是制備聚乳酸的最簡單方法，但是所得聚合物分子量較低，生產的聚乳酸相對分子量小，而且聚合溫度高於180℃時通常導致產物帶色。為了提高聚乳酸的相對分子量，進而開發了丙交酯開環聚合法，此法也是國外聚乳酸的主要生產方法。

聚乳酸作為一種新型生物工程材料，用途非常廣泛，主要用於可生物分解的纖維、可生物分解的塑料和醫用材料等。

1. 可分解纖維
聚乳酸作為可分解的纖維，可以採用多種方式進行加工，加工過程的分子定向會大大增加力學強度，如日本合成的聚乳酸纖維，具有很好的耐熱度，可以和通常的聚酯纖維一樣製成短絲、單絲、長絲和非織造布等多種製品，廣泛應用於服裝及非服裝領域，加工條件及設備與目前聚酯纖維相同。目前國外已經採用聚乳酸纖維和棉紗織成混紡紗，用於製作牙刷和毛巾等多種產品，用完後可分解，對環境沒有污染，屬環保型產品。

2. 醫用材料
20世紀80年代聚乳酸已成功用於人體骨材料，通過多年大量的臨床試驗表明，聚乳酸作為植入人體內的固定材料，植入後炎症發生率低、強度高以及手術後基本不出現感染等情況。目前人體內使用的高分子材料需求日益增加，而且要求也越來越高，用於人體內的高分子材料必須無毒、具合適的生物分解性、良好的生物兼容性以及對某些具體的細胞有一定相互作用的能力，而聚乳酸在性質上基本符合上述要求，雖然目前在醫用領域，採用的高分子材料主要有聚四氟乙烯。矽油和矽橡膠等材料，但是這些材料還有許多不理想的地方，聚乳酸的出現，可彌補這些產品的不足，將成為未來人體內使用的高分子材料的主導品。
聚乳酸及其共聚物用作外科手術縫合線，在傷口癒合後能自動分解並被人體吸收，無需再次手術和拆出縫合線。聚乳酸縫合線一經問世，立即受到醫生的青睞，目前已經廣泛應用於各種手術。聚乳酸手術縫合線具有較強的抗張強度、能有效地控制聚合物分解速度，隨著傷口的癒合，縫合線會自動緩慢分解。目前國內各大醫院正使用從國外進口的性能優異的聚乳酸縫合線。另外，聚乳酸還用作手術紗布，國外已進入臨床應用階段。

3. 生物可分解之食品包裝容器及器具
近年來，不可分解的塑膠造成的污染已成為人們日益關注的環保問題，而這些污染的主要來源是來自於一次性使用的包材及器具，如：大賣場的生鮮托盤、水果盒、蛋盒、冷藏冷凍食品盒及一次性使用的餐盒、杯子、刀、叉、匙及各式各樣的包裝膜。聚乳酸的崛起及材料的優越性能，正好替日益敗壞的環境問題解套。
聚乳酸(PLA)的應用從早期醫療用的材料於今日已逐漸轉入於一般食品包材及器具的應用，此部份的應用從2002年起美國大廠NatureWorks實現了PLA大量化的生產，每年可產制14萬公噸聚乳酸而掀起了食品包材及器具等材料使用的革命性步伐，現今商業化的PLA已可成熟地應用的產品包含了延伸薄膜、射出成型品、吹瓶及各式各樣的食品包裝盒、包裝膜、發泡容器等。

為了擺脫對日趨枯竭的石油資源的依賴，大力開發環境友好的可生物分解的聚合物，替代石油基塑料產品，已成為當前研究開發的熱點。經過多年的研究，一些著名的研究機構和企業相繼推出了多種可生物分解聚合物。而在眾多可生物分解聚合物中，已進入工業化大量生產的聚乳酸(PLA)異軍突起，以其優異的機械性能，廣泛的應用領域，顯著的環境效益和社會效益，贏得了全球塑料行業的矚目和青睞。預計在2005~2010年期間，隨著聚乳酸生產成本逼進傳統塑料成本，市場應用的大力拓展，普及使用將進入高峰期，聚乳酸建設熱潮將在全球展開。

③ 大豆玉米能不製作成聚乳酸和聚丙烯

玉米、大豆塑料的製作
「科技世博、生態世博」是上海世博會籌備工作遵循的重要理念。已經開工建設的世博園區中，新技術、新創意、新能源、新材料被大量採用。整個世博會將通過一連串的建設，努力營造一個「藍天白雲，水清地綠」的良好生態環境，最終體現「城市，讓生活更美好」的主題。新材料應用無所不在 。節能、環保、高效新材料的應用是上海世博會的一大亮點，也是化工人的驕傲。用大豆纖維製成的智能LED帷幕、能實現冷熱智能調節的溫控玻璃鍍膜……即將開幕的上海世博會，不僅會帶給人們一場感官盛宴，也將成為許多新型材料的「用武之地」。 世博會期間的一次性餐具將用生物質材料——「玉米塑料」製成。不僅是一次性杯子、托盤、包裝盒，世博會上使用的路牌、胸卡、磁卡等也是由源於玉米的聚乳酸材料製成，彰顯了綠色理念。玉米塑料是生物降解塑料，其成分為聚乳酸（polylactic acid ,簡寫為PLA），由玉米粉發酵產生乳酸，再經化學合成方法而得到。聚乳酸是世界上第一種100% 用玉米製造的高分子。Cargill Dow LLC 因此項技術獲得了美國環保署（EPA）2002 年度的AlternativeSolvents and Reaction Conditions Award（創新溶劑和反應條件獎）。據報道，美國LLC公司生產聚乳酸工藝為：首先把玉米磨成粉，分離出澱粉，再從澱粉中提取出原始的葡萄糖。再用乳酸桿菌厭氧發酵，發酵過程用液鹼中和生成乳酸，發酵液經凈化後，用電滲析工藝，製成純度達99．5％的L 一乳酸。再把提取出來的乳酸製成最終的聚合物—— 聚乳酸、聚丙烯等。
一、 聚乳酸的優點及應用
飽含澱粉質的玉米經過現代生物技術可生產出無色透明的液體——乳酸，再經過特殊的聚合反應過程生成顆粒狀高分子材料——聚乳酸、聚丙烯。從玉米中提取的物質顆粒稱為「玉米塑料」，可代替化工塑料粒子，根據不同需要製成建築牆體板材、包裝材料、紡織面料、日用器具、農用地膜、地毯、醫用材料、汽車內飾和家庭裝飾品等。由這種生物高分子材料製成的物品，廢棄後可採用堆肥填埋處理，在自然界微生物的作用下徹底分解為水和二氧化碳，並可當作有機肥施入農田成為植物養料。學名叫做「聚乳酸」、「聚丙烯」的「玉米塑料」經過8年研發、1年產業化放大，終於走出了同濟大學實驗室，目前進入了工業化試生產階段。這種能全部降解的生物環保材料可全面取代化工塑料，被視作繼金屬材料、無機材料、高分子材料之後的「第四類新材料」，在社會和經濟發展中具有重要戰略意義。
從玉米中提取的液態乳酸及其生成的聚乳酸、聚丙烯顆粒，還有用「玉米塑料」製成的杯碗瓢盆和一次性餐具等，各種產品色澤溫潤，手感比傳統塑料製品更加柔和。項目領軍人物、同濟大學專攻高分子材料的任傑教授向記者介紹說，要將這項生物和材料高科技成果轉化為產業，必須降低生產成本，使市場能普遍接受。在歷經8年潛心攻關後，研究人員終於通過「一步法」製取聚乳酸、聚丙烯，得到了理想的生產成本,生產聚乳酸、聚丙烯，由於生產工藝採用「二步法」，使其生產成本居高難下，取代傳統化工塑料困難重重。而通過生物工程技術和高分子合成技術有機結合，「一步法」將乳酸合成為聚合物粒子，生產成本大大降低，出廠價約在萬元人民幣左右一噸，接近化工塑料粒子的價格，由此，「玉米塑料」具備了推廣應用和產業化的條件。
聚乳酸、聚丙烯的優點主要有以下幾方面：
（1）生物可降解性良好。聚乳酸使用後能被自然界中微生物完全降解，最終生成二氧化碳和水，不污染環境，對保護環境非常有利。
（2）機械性能及物理性能良好。聚乳酸、聚丙烯適用於吹塑、熱塑等各種加工方法，加工方便，應用十分廣泛。PLA 本身屬脂肪族聚酯，具有通用高分子材料的基本特性，可用於包裝材料、
家電外殼或作為可降解纖維材料。PLA 可以替代部分聚乙烯和聚丙烯的應用，廣泛應用於塑
料的各種成型加工。例如：塑料容器，杯子、盤子、食品容器（盒）、液體容器（瓶、桶）、
餐具（刀、勺、叉）、包裝膜、塑料袋、發泡塑料（容器、包裝材料）、地膜、紡織（服裝、
無紡布）等。PLA 材料的透明度和光澤很好，有利於展示被包裝物品的特性，阻氣阻水性好，
印刷方便，其優異的性能決定了它將在包裝市場上佔有重要地位。
（3）相容性與可降解性良好。聚乳酸在醫葯領域應用也非常廣泛，如可生產一次性輸液用具、免拆型手術縫合線等，低分子聚乳酸作葯物緩釋包裝劑等。醫療器材方面由於PLA 比起其他常用高分子材料，具有獨特的生物兼容性和生物降解性，因而能作人造骨折內固定物（代替金屬固定物，免除二次手術）、緩釋材料、手術縫合線、組織修復材料等方面使用。技術附加值高，因而是目前聚乳酸主要的市場，也是醫療行業應用廣泛，最有發展前景的高分子材料。且因其原料為可再生的生物資源，世界公認的新世紀最有發展前途的新型環保、可持續發展材料。
二、 聚乳酸、聚丙烯的制備方法
聚乳酸、聚丙烯生產是以乳酸為原料，傳統的乳酸發酵大多用澱粉質原料，國家已開發利用農副產品為原料發酵生產乳酸，進而生產聚乳酸和聚丙烯。由乳酸制聚乳酸、聚丙烯生產工藝有：（1）直接縮聚法，在真空下使用溶劑使脫水縮聚。（2）非溶劑法，使乳酸生成環狀二聚體丙交酯，在開環縮聚成聚乳酸。由乳酸製造PLA 可採用兩種工藝，一種是直接縮聚法，即在真空條件下，採用溶劑使之脫水縮聚。該法簡單，但得到的聚合物分子量較小，一般小於5000。另一種是二步法，也叫非溶劑法，即3 個乳酸分子自行聚合生成丙交酯，再開環縮聚成PLA，這樣可以得到分子量較高的PLA。但在此過程中，必須選擇專門的催化劑和引發劑；同時，丙交酯必須經過提純，否則難以獲得分子量較高的聚合物；此外為了防止副反應，還要採用惰性氣體。聚合物的性質還受到聚合工藝的影響，其中L－乳酸比例越高，則PLA 的結晶程度高，有明顯的、較高的結晶溫度，L－乳酸比例越低，則PLA 的結晶程度越低，逐漸成為無定型結構，沒有固定的熔點，熔點越來越低，因此PLA 的熔點可從171℃向60℃變化，強度等機械物理性質也會變化，樹脂的透明度也會變化。一般的，用於聚乳酸合成的L－乳酸的光學純度需達到92％左右。
三、 聚乳酸、聚丙烯生產中的綠色化學概念
綠色化學是當今國際化學化工研究的前沿，它吸收了當代化學、物理、生物、材料、信息等科學的最新成果和技術，從根本上來減少或消除化學產品的設計、生產和應用中有害物質的使用與產生，使所研究開發的化學產品和工藝過程更加環境友好。因此綠色化學的浪潮席捲全球，綠色化學理論的研究，綠色化學技術的開發，正成為人們關注的熱點。綠色化學是具有明確的社會需要和科學目標的新興交叉學科，經過10 多年的探索和研究，已總結出一些理論和原則，這就是P．T．Anastas 和J．CWarner 所倡導的綠色化學12 原則，以玉米為原料合成聚乳酸、聚丙烯的工藝過程很好體現綠色化學的基本原則。
①防止污染優於污染的治理。聚乳酸、聚丙烯的原料是玉米澱粉，生產過程選用發酵法，不產生對環境有副作用的物質，並且乳酸，聚乳酸都可在自然環境中很快的降解而進入自然循環。這在源頭和產業鏈的末端都極大了減少了污染，真正做到了防止污染而不是先污染後治理。
②提高合成反應的「原子經濟性」。傳統的基於石油的化學合成法因為要通過多個合成步驟，因此原料的化學結構要經過多次的改變，不符合綠色化學的原子最大利用率的概念。而聚乳酸的生成過程中因為採用的發酵工藝，澱粉中的原子可以最大程度轉移到聚乳酸中。
③在合成過程中，盡可能不使用和不產生對人體健康和環境有害的物質。相比較於化學法合成乳酸使用用原料為乙醛和劇毒物氫氰酸，催化劑也多有化學毒性，以澱粉作為原料合成乳酸，不產生有毒的副產物，並且可循環使用。
④設計安全的化學品。乳酸也是人體代謝產生的，並且可參與自然的循環過程，對人體無毒。聚乳酸本身是生物相容性的，可直接應用於人體。
⑤使用無毒、無害的溶劑和助劑。發酵法合成乳酸，沒有使用有毒的溶劑和助劑。
⑥合理使用和節省能源。乳酸的生產採用生物發酵的方法，溫度較低，相比較於石油來源的單體，能耗大大較低。聚乳酸的熔點較低，加工過程相比較於傳統的石油基塑料的生產，玉米塑料的的生產過程能耗低。
⑦盡可能利用可再生資源。玉米塑料的原料是可再生資源，並且聚乳酸最終可以被分解成二氧化碳和水，進入自然循環。
⑧盡可能減少不必要的衍生步驟；化學法合成塑料工藝復雜並且要進行多步反應，而發酵法合成乳酸，生產工藝溫和，工藝簡單。
⑨採用高選擇性的催化劑；發酵法合成乳酸，可以通過選擇不同的菌種，生產出高度立體選擇性的乳酸單體，避免了進行單體分離純化的工業步驟。
⑩設計可降解的化學品；乳酸和聚乳酸都可在自然環境下降解，並且降解周期比較短
四、 玉米塑料的利與弊
塑料作為四大基礎材料之一，因其質地輕、加工方便、美觀實用，深受人們青睞，廣泛用於各行各業。2005 年中國的塑料產量達到4500 萬噸，居世界前列。塑料的出現給我們的生產和生活帶來了極大的便利，同時，因塑料導致的「白色污染」問題也日益嚴重。一邊是塑料製品對人類生產和生活的深度滲透，一邊是歷經千年而無法降解的「白色污染」。在環保呼聲高漲、市場需求漸如果說「玉米塑料」可以緩解石油危機，這並非信口開河。「玉米塑料」的環保意義首先就表現在對資源的節約上。
1. 緩解石油消耗壓力
眾所周知，塑料的生產要消耗大量的石油。世界每年用於製造塑料的石油消耗量佔到石油年產量的4%，大約是1.36億噸石油。而生產1噸化工塑料也需要消耗3噸石油，按全球化工塑料年產量3000萬噸來計算，全球僅生產化工塑料一年就需消耗1億噸石油。石油屬非再生性能源,人類目前正在以每秒1000 桶的速度從地下抽取石油。專家警告,以這樣的消耗速度,地球上現存的石油最多能供人類使用50 年。玉米塑料開拓了石油以外的化工原料來源,與傳統的化工塑料製法生產1 噸聚乙烯需使用10 噸原油相比,玉米塑料不僅環保、無公害,而且僅化石燃料就可節約68 %。如果將加工塑料所用的石油換成玉米，那麼就可以在一定程度上緩解石油危機。據業內人士介紹，目前全球每年的玉米庫存量達到1億噸左右，如果全部拿出來生產「玉米塑料」，「玉米塑料」的年產量將在3000萬噸左右，相當於全球一年的塑料需求量。隨著科學技術的不斷完善,玉米塑料將會成為塑料產業的主力軍,意味著塑料產
業對石油的需求會不斷減少,緩解了日益嚴重的石油危機。這也啟發我們是否可以利用生物化學技術把富含油脂、糖類的其他農作物轉化為生物柴油生物汽油等新型生物能源,再加上傳統替代能源的開發,如風能、太陽能、氫能、核能的利用,使材料和能源領域徹底擺脫對化石資源的依賴,真正走上一條綠色環保可持續發展的道路。
2． 改善自然環境,減少溫室氣體的排放
傳統化工塑料來自於石油化工產品,石油煉制是一個耗能且排放溫室氣體和其他污染物的過程。相比較而言,玉米塑料的生產以大規模玉米等農作物的種植為前提,玉米種植可以防止因土地荒棄而造成的土壤沙化,同時玉米的生長過程又是綠色植物利用光合作用吸收二氧化碳釋放氧氣的過程。有學者提出,相對於化工塑料,玉米塑料少用了50 %的石油原料,減少了40 %的溫室氣體排放。廢棄的玉米塑料製品不會對環境造成壓力,自行降解為二氧化碳和水後可再次參與光合作用。在玉米塑料的整個「生命歷程」中實現了物質的循環和空氣的凈化,是真正意義上的綠色環保型可再生資源。3. 玉米塑料可能產生的不利影響
當然，雖然用玉米取代石油作為合成高分子原料有環保和節能上的優勢，但是也存在一定的問題。首先是生物法生產聚乳酸的效率不高，工業化規模難以擴大。其次，若將玉米成為高分子的主要原料，勢必消耗掉數量巨大的糧食，而世界上還有相當一部分人口仍未解決溫飽問題，這一狀況將隨著玉米等糧食在塑料生產中的大量消耗而加劇。另外，隨著世界上大多說國家工業化、城市化進程的進行，耕地面積不斷減少，玉米塑料的生產將對耕地面積提出更高的需求，可能導致圍湖造田，伐林開墾死灰復燃，而對生態環境造成一定的破壞。
五、玉米塑料市場前景透視
隨著「玉米塑料」製品性能的逐步穩定，其市場也會隨著相關行業鏈條的完善而逐步擴大。從2005年11月1日開始，零售業巨頭沃爾瑪開始在美國的3779家沃爾瑪超市和鄰近國家的沃爾瑪超市，使用「玉米塑料」作的食品包裝。據悉，這項包裝計劃還將在未來幾年內擴展到全球的沃爾瑪超市。雖然「玉米塑料」的價格高於化工塑料，但可以降低塑料食品包裝致癌的可能性，從市場營銷的角度來看，沃爾瑪的換裝之舉頗為明智。這也就意味著環保、安全的「玉米塑料」將迎來其真正的市場機遇期。
其實，「玉米塑料」產業的發展，其意義不僅僅體現在環保方面，把玉米等植物作為
原料，從根本上解決了化工塑料源於石油，原料易枯竭的困境。用植物作原料，其最終的分解物仍然可以回歸自然，不會對周圍環境產生危害，其生產、使用、分解的過程就構成了一個閉路循環。隨著「玉米塑料」產業的發展，玉米等農作物的附加值也會相應得到提升，有助於增加農民的收益。隨著生產工藝的進步和技術的提升，「玉米塑料」全面地、大規模地產業化發展在最近幾年就可能實現，在若干年之後，困擾人類的「白色污染」將成為歷史，這應該是環保材料行業發展的最大成果。總之,玉米塑料是在全球面臨能源危機、資源短缺、生態環境惡化的背景下出現的一種新型環保材料,它的出現說明人類藉助於科學技術的進步有能力解決社會發展中所遇到的各種問題。隨著科學技術的不斷成熟與完善,玉米塑料及其
他新型環保材料必將普及到人類生活的各個領域並發揮重大作用。
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④ 聚乳酸的合成

聚乳酸的合成

聚乳酸有兩種合成方法，即丙交酯（乳酸的環狀二聚體）的開環聚合和乳酸的直接聚合。
丙交酯開環聚合生產工序為：先將乳酸脫水環化製成丙交酯；再將丙交酯開環聚合製得聚乳酸。其中乳酸的環化和提純是制備丙交酯的難點和關鍵，這種方法可製得高分子量的聚乳酸，也較好地滿足成纖聚合物和骨固定材料等的要求。
乳酸直接縮聚是由精製的乳酸直接進行聚合，是最早也是最簡單的方法。該法生產工藝簡單，但得到的聚合物分子量低，且分子量分布較寬，其加工性能等尚不能滿足成纖聚合物的需要；而且聚合反應在高於180℃的條件下進行，得到的聚合物極易氧化著色，應用受到一定的限制。
由於原料原因，聚乳酸有聚d-乳酸（PDLA）、聚L-乳酸（PLLA）和聚dL-乳酸（PDLLA）之分。生產纖維一般採用PLLA。

http://202.96.31.71:85/~kjqk/jshg/jshg2003/0303pdf/030304.pdf

⑤ 聚乳酸的合成原理

一個乳酸分子上的羧基提供一個羥基,另一個乳酸分子脫去一個氫,兩者脫水縮合, 就是聚乳酸的原理

⑥ 什麼是聚乳酸

聚乳酸
開放分類： 化工、材料

單個的乳酸分子中有一個羥基和一個羧基,多個乳酸分子在一起,-OH與別的分子的-COOH脫水縮合,-COOH與別的分子的-OH脫水縮合,就這樣,它們受拉手形成了聚合物,叫做聚乳酸.
聚乳酸也稱為聚丙交酯，屬於聚酯家族。聚乳酸是以乳酸為主要原料聚合得到的聚合物，原料來源充分而且可以再生。聚乳酸的生產過程無污染，而且產品可以生物降解，實現在自然界中的循環，因此是理想的綠色高分子材料。

聚乳酸的熱穩定性好，加工溫度170～230℃，有好的抗溶劑性，可用多種方式進行加工，如擠壓、紡絲、雙軸拉伸，注射吹塑。由聚乳酸製成的產品除能生物降解外，生物相容性、光澤度、透明性、手感和耐熱性好，還具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性，因此用途十分廣泛，可用作包裝材料、纖維和非織造物等，目前主要用於服裝(內衣、外衣)、產業(建築、農業、林業、造紙)和醫療衛生等領域。

一、聚乳酸的優點

聚乳酸的優點主要有以下幾方面：

（1）生物可降解性良好。聚乳酸使用後能被自然界中微生物完全降解，最終生成二氧化碳和水，不污染環境，對保護環境非常有利。

（2）機械性能及物理性能良好。聚乳酸適用於吹塑、熱塑等各種加工方法，加工方便，應用十分廣泛。可用於加工從工業到民用的各種塑料製品、包裝食品、快餐飯盒、無紡布、工業及民用布。進而加工成農用織物、保健織物、抹布、衛生用品、室外防紫外線織物、帳篷布、地墊面等等，市場前景十分看好。

（3）相容性與可降解性良好。聚乳酸在醫葯領域應用也非常廣泛，如可生產一次性輸液用具、免拆型手術縫合線等，低分子聚乳酸作葯物緩釋包裝劑等。

二、聚乳酸的制備方法

聚乳酸生產是以乳酸為原料，傳統的乳酸發酵大多用澱粉質原料，目前美、法、日等國、家已開發利用農副產品為原料發酵生產乳酸，進而生產聚乳酸。

由乳酸制聚乳酸生產工藝有：（1）直接縮聚法，在真空下使用溶劑使脫水縮聚。（2）非溶劑法，使乳酸生成環狀二聚體丙交酯，在開環縮聚成聚乳酸。
美國LLC公司生產聚乳酸工藝為：玉米澱粉經水解為葡萄糖，再用乳酸桿菌厭氧發酵，發酵過程用液鹼中和生成乳酸，發酵液經凈化後，用電滲析工藝，製成純度達99.5%的L-乳酸。
美國一家研究所則是將制乳酪後的廢棄土豆轉化為葡萄糖糖漿，再用細菌發酵成含乳酸酵液，經電滲析分離、加熱使水分蒸發，得到可制薄膜與塗層的聚乳酸，可作保鮮袋及代替有聚乙烯和防水蠟的包裝材料。

法國埃爾斯坦糖廠與一所大學研製出用甜菜為原料，先分解成單糖，發酵生產乳酸，再用化學方法將乳酸聚合為聚乳酸，也可利用工業製糖工序的下腳料貧糖液來生產聚乳酸，生產成本低。

日本鍾紡公司以玉米為原料發酵生產聚乳酸，利用聚乳酸製成生物降解性發泡材料。其過程是在聚乳酸中混入一種特殊添加劑，對其分子結構進行控制，使之變為易發泡的微粒，再加入用碳水化合物製成有機化合物發泡劑，在成型機中成型、經高壓水蒸氣加熱成發泡材料。該材料的強度壓縮應力、緩沖性、耐葯性等聚苯乙烯塑料相同，經焚燒後不污染環境，還可肥出。
（3）反應擠出制備高分子量聚乳酸 用間歇式攪拌反應器和雙螺桿擠出機組合,進行連續的熔融聚合實驗,可獲得由乳酸通過連續熔融縮聚製得的分子量達150000的聚乳酸。利用雙螺桿擠出機將低摩爾質量的乳酸預聚物在擠出機上進一步縮聚,制備出較高摩爾質量的聚乳酸。在反應溫度為150℃、催化劑用量為0.5%、螺桿轉速為75 r/min時可通過雙螺桿反應擠出縮聚法快速有效地提高聚乳酸的摩爾質量,而且反應擠出產物分散系數減小,均勻性變好。通過DSC曲線的比較發現,通過反應擠出縮聚法製得的聚乳酸的結晶度有所降低,這對改善聚乳酸材料在使用過程中表現出較大的脆性是有益的。

三、聚乳酸制備的最新專利公開

BRUSSELS BIOTECH (BE)2004年2月13日公開的世界專利WO2004014889，報道了聚乳酸的制備，其獨立權項包括如下內容：（1）按以下方法制備乳酸：(a)蒸發乳酸或乳酸衍生物溶液制備分子量為400-2000、總乳酸等價酸度119-124.5%、光學純度相當於90-100%L-聚乳酸的低聚體；（b）將低聚體和解聚催化劑加入到解聚反應器，制備得到一富含乳酸的氣相和富含低聚體的液相；(c)冷凝氣相得到液態粗乳酸；（d）將粗乳酸抽取結晶；(e)分離和排出晶體得到一富含乳酸晶體的濕餅；(f)乾燥濕餅，得到預純化乳酸；和(g)結晶預純化乳酸得到殘留酸度低於10meq/kg、水含量低於200ppm和meso-乳酸含量低於1%的純化乳酸；（2）聚合以上得到的乳酸製得聚乳酸。
BOTELHO T 等2004年公開的專利 WO2004057008-A1，報道了一種可用於糖果包裝材料的聚乳酸的制備方法，主要是通過發酵法得到，其實施例報道的具體方法為：將培養液（451）（包括乳清，牛奶蛋白和其它營養成分如無機鹽和半光胺酸）加熱到70℃並保持45分鍾，再冷卻到45℃。加入乳酸菌helveticus (9克)和Flavourzyme(RTM)(A) (26.5克)。批式發酵9小時，補加含乳清、乳糖和Flavourzyme (RTM)的新鮮肉湯。用氨氣調節pH為5.75，生物密度控制於7-8%，發酵過程中連續通氣，通氣量為1升/分鍾。在34天的發酵期內稀釋率為0.15-0.3/小時。流出液中的乳酸鹽為4%，稀釋速度為0.3/小時下產率為12克/升.小時。乳酸流出液採用離子交換樹脂和螯合劑分離，再經過兩次連續電滲析，回收率為85-90%。

HANZSCH BERND等2003年8月21日公開的美國專利US2003158360，報道了一種聚乳酸的制備方法，步驟如下：發酵澱粉類農產品得到乳酸，通過超濾，納米濾和/或電滲析超純化乳酸，濃縮乳酸，制備預聚物，環化解聚為雙乳酸，純化雙乳酸，開環雙乳酸聚合物和脫單體化聚乳酸得到。
SHIMADZU CORP 2002年10月15日公開的JP2002300898，報道了一種生產乳酸和聚乳酸的方法。具體方法為：（1）利用乳酸銨合成乳酸酯；（2）在除丁基錫外的催化劑存在下，縮聚乳酸酯，合成平均分子量小於15000mol.wt聚乳酸（乳酸預聚體）；（3）解聚聚乳酸得到乳酸；該方法進一步包括開環乳酸聚合物制備聚乳酸。

SHIMADZU CORP、OHARA H、TOYOTA JIDOSHA KK、ITO M和SAWA S 2002年8月8日公開的專利 WO200260891-A ，報道了用於生產生物可降解塑料的乳酸和聚乳酸的制備方法，該專利的實施例之一報道的方法如下：發酵得到的L-乳酸銨在90-100℃下與乙醇反應，分離、收集乙醇；120℃下脫去反應中的水；通過蒸餾提純得到的乳酸乙酯，在辛基錫存在下於160℃縮聚乳酸乙酯，並脫去乙醇。將得到的反應液於200℃下蒸餾得到乳酸，產率為99.2%。在辛基錫存在下聚合乳酸製得乳酸。 NATL INST OF ADVANCED INDUSTRIAL SCIENCE TECHNOLOGY METI、 KONAN KAKO KK和 TOKIWA YUTAKA2001年8月21日公開的日本專利JP2001224392，報道了採用水解酶代替有機金屬催化劑制備聚乳酸。

⑦ 本文針對直接法和二步法合成聚乳酸的共性,從單體純度、催化劑選擇到共沸脫水

聚乳酸 合成 新進展 復合應用

⑧ 聚乳酸怎樣合成的化學方程式

PLA的合成原料是乳酸，由於乳酸分子中含有一個手性碳，具有旋光性。因此，其聚合物PLA也有右旋PLA(D-PLA)、左旋PLA(L-PLA) 和外消旋PLA(D,L-PLA) 等幾種不同的旋光異構聚合體，其中最常用的是左旋異構聚合體L-PLA。各種異構PLA的合成方法相同，均以乳酸或其衍生物乳酸酯為原料，其具體合成工藝大致可分為間接合成二步法、直接合成一步法和共聚改性法三種。合成技術的進展主要體現在對具體工藝的改進和完善上
它是由乳酸間脫水連接的nHO-CH(CH3)-COOH -》-[-O-CH(CH3)-CO-]-n

⑨ 實驗設計:生物醫用材料聚乳酸的合成研究

不好意思,你讓我答什麼