聚乳酸合成工艺研究方法

① 聚乳酸的方法流程

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： ⑴直接缩聚法
缩聚法就是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。
⑵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，美国NatureWorks公司生产聚乳酸工艺的工艺即为该工艺。中国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。
⑶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。 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。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。

② PLA聚乳酸应用

聚乳酸(PLA)是重要的乳酸衍生物产品，是以玉米提炼的乳酸为单体经化学合成的新型生物可分解高分子材料，具有无毒、无刺激性、生物相容性好、强度高和可生物分解及吸收等特点，不污染环境，是目前最有发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种方法 (1) 直接法 (2) 丙交酯开环聚合法 (3) 共聚法 。 乳酸的直接聚合是制备聚乳酸的最简单方法，但是所得聚合物分子量较低，生产的聚乳酸相对分子量小，而且聚合温度高于180℃时通常导致产物带色。为了提高聚乳酸的相对分子量，进而开发了丙交酯开环聚合法，此法也是国外聚乳酸的主要生产方法。

聚乳酸作为一种新型生物工程材料，用途非常广泛，主要用于可生物分解的纤维、可生物分解的塑料和医用材料等。

1. 可分解纤维
聚乳酸作为可分解的纤维，可以采用多种方式进行加工，加工过程的分子定向会大大增加力学强度，如日本合成的聚乳酸纤维，具有很好的耐热度，可以和通常的聚酯纤维一样制成短丝、单丝、长丝和非织造布等多种制品，广泛应用于服装及非服装领域，加工条件及设备与目前聚酯纤维相同。目前国外已经采用聚乳酸纤维和棉纱织成混纺纱，用于制作牙刷和毛巾等多种产品，用完后可分解，对环境没有污染，属环保型产品。

2. 医用材料
20世纪80年代聚乳酸已成功用于人体骨材料，通过多年大量的临床试验表明，聚乳酸作为植入人体内的固定材料，植入后炎症发生率低、强度高以及手术后基本不出现感染等情况。目前人体内使用的高分子材料需求日益增加，而且要求也越来越高，用于人体内的高分子材料必须无毒、具合适的生物分解性、良好的生物兼容性以及对某些具体的细胞有一定相互作用的能力，而聚乳酸在性质上基本符合上述要求，虽然目前在医用领域，采用的高分子材料主要有聚四氟乙烯。矽油和矽橡胶等材料，但是这些材料还有许多不理想的地方，聚乳酸的出现，可弥补这些产品的不足，将成为未来人体内使用的高分子材料的主导品。
聚乳酸及其共聚物用作外科手术缝合线，在伤口愈合后能自动分解并被人体吸收，无需再次手术和拆出缝合线。聚乳酸缝合线一经问世，立即受到医生的青睐，目前已经广泛应用于各种手术。聚乳酸手术缝合线具有较强的抗张强度、能有效地控制聚合物分解速度，随着伤口的愈合，缝合线会自动缓慢分解。目前国内各大医院正使用从国外进口的性能优异的聚乳酸缝合线。另外，聚乳酸还用作手术纱布，国外已进入临床应用阶段。

3. 生物可分解之食品包装容器及器具
近年来，不可分解的塑胶造成的污染已成为人们日益关注的环保问题，而这些污染的主要来源是来自于一次性使用的包材及器具，如：大卖场的生鲜托盘、水果盒、蛋盒、冷藏冷冻食品盒及一次性使用的餐盒、杯子、刀、叉、匙及各式各样的包装膜。聚乳酸的崛起及材料的优越性能，正好替日益败坏的环境问题解套。
聚乳酸(PLA)的应用从早期医疗用的材料于今日已逐渐转入于一般食品包材及器具的应用，此部份的应用从2002年起美国大厂NatureWorks实现了PLA大量化的生产，每年可产制14万公吨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，现今商业化的PLA已可成熟地应用的产品包含了延伸薄膜、射出成型品、吹瓶及各式各样的食品包装盒、包装膜、发泡容器等。

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分解的聚合物，替代石油基塑料产品，已成为当前研究开发的热点。经过多年的研究，一些着名的研究机构和企业相继推出了多种可生物分解聚合物。而在众多可生物分解聚合物中，已进入工业化大量生产的聚乳酸(PLA)异军突起，以其优异的机械性能，广泛的应用领域，显着的环境效益和社会效益，赢得了全球塑料行业的瞩目和青睐。预计在2005~2010年期间，随着聚乳酸生产成本逼进传统塑料成本，市场应用的大力拓展，普及使用将进入高峰期，聚乳酸建设热潮将在全球展开。

③ 大豆玉米能不制作成聚乳酸和聚丙烯

玉米、大豆塑料的制作
“科技世博、生态世博”是上海世博会筹备工作遵循的重要理念。已经开工建设的世博园区中，新技术、新创意、新能源、新材料被大量采用。整个世博会将通过一连串的建设，努力营造一个“蓝天白云，水清地绿”的良好生态环境，最终体现“城市，让生活更美好”的主题。新材料应用无所不在 。节能、环保、高效新材料的应用是上海世博会的一大亮点，也是化工人的骄傲。用大豆纤维制成的智能LED帷幕、能实现冷热智能调节的温控玻璃镀膜……即将开幕的上海世博会，不仅会带给人们一场感官盛宴，也将成为许多新型材料的“用武之地”。 世博会期间的一次性餐具将用生物质材料——“玉米塑料”制成。不仅是一次性杯子、托盘、包装盒，世博会上使用的路牌、胸卡、磁卡等也是由源于玉米的聚乳酸材料制成，彰显了绿色理念。玉米塑料是生物降解塑料，其成分为聚乳酸（polylactic acid ,简写为PLA），由玉米粉发酵产生乳酸，再经化学合成方法而得到。聚乳酸是世界上第一种100% 用玉米制造的高分子。Cargill Dow LLC 因此项技术获得了美国环保署（EPA）2002 年度的AlternativeSolvents and Reaction Conditions Award（创新溶剂和反应条件奖）。据报道，美国LLC公司生产聚乳酸工艺为：首先把玉米磨成粉，分离出淀粉，再从淀粉中提取出原始的葡萄糖。再用乳酸杆菌厌氧发酵，发酵过程用液碱中和生成乳酸，发酵液经净化后，用电渗析工艺，制成纯度达99．5％的L 一乳酸。再把提取出来的乳酸制成最终的聚合物—— 聚乳酸、聚丙烯等。
一、 聚乳酸的优点及应用
饱含淀粉质的玉米经过现代生物技术可生产出无色透明的液体——乳酸，再经过特殊的聚合反应过程生成颗粒状高分子材料——聚乳酸、聚丙烯。从玉米中提取的物质颗粒称为“玉米塑料”，可代替化工塑料粒子，根据不同需要制成建筑墙体板材、包装材料、纺织面料、日用器具、农用地膜、地毯、医用材料、汽车内饰和家庭装饰品等。由这种生物高分子材料制成的物品，废弃后可采用堆肥填埋处理，在自然界微生物的作用下彻底分解为水和二氧化碳，并可当作有机肥施入农田成为植物养料。学名叫做“聚乳酸”、“聚丙烯”的“玉米塑料”经过8年研发、1年产业化放大，终于走出了同济大学实验室，目前进入了工业化试生产阶段。这种能全部降解的生物环保材料可全面取代化工塑料，被视作继金属材料、无机材料、高分子材料之后的“第四类新材料”，在社会和经济发展中具有重要战略意义。
从玉米中提取的液态乳酸及其生成的聚乳酸、聚丙烯颗粒，还有用“玉米塑料”制成的杯碗瓢盆和一次性餐具等，各种产品色泽温润，手感比传统塑料制品更加柔和。项目领军人物、同济大学专攻高分子材料的任杰教授向记者介绍说，要将这项生物和材料高科技成果转化为产业，必须降低生产成本，使市场能普遍接受。在历经8年潜心攻关后，研究人员终于通过“一步法”制取聚乳酸、聚丙烯，得到了理想的生产成本,生产聚乳酸、聚丙烯，由于生产工艺采用“二步法”，使其生产成本居高难下，取代传统化工塑料困难重重。而通过生物工程技术和高分子合成技术有机结合，“一步法”将乳酸合成为聚合物粒子，生产成本大大降低，出厂价约在万元人民币左右一吨，接近化工塑料粒子的价格，由此，“玉米塑料”具备了推广应用和产业化的条件。
聚乳酸、聚丙烯的优点主要有以下几方面：
（1）生物可降解性良好。聚乳酸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，对保护环境非常有利。
（2）机械性能及物理性能良好。聚乳酸、聚丙烯适用于吹塑、热塑等各种加工方法，加工方便，应用十分广泛。PLA 本身属脂肪族聚酯，具有通用高分子材料的基本特性，可用于包装材料、
家电外壳或作为可降解纤维材料。PLA 可以替代部分聚乙烯和聚丙烯的应用，广泛应用于塑
料的各种成型加工。例如：塑料容器，杯子、盘子、食品容器（盒）、液体容器（瓶、桶）、
餐具（刀、勺、叉）、包装膜、塑料袋、发泡塑料（容器、包装材料）、地膜、纺织（服装、
无纺布）等。PLA 材料的透明度和光泽很好，有利于展示被包装物品的特性，阻气阻水性好，
印刷方便，其优异的性能决定了它将在包装市场上占有重要地位。
（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。医疗器材方面由于PLA 比起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，因而能作人造骨折内固定物（代替金属固定物，免除二次手术）、缓释材料、手术缝合线、组织修复材料等方面使用。技术附加值高，因而是目前聚乳酸主要的市场，也是医疗行业应用广泛，最有发展前景的高分子材料。且因其原料为可再生的生物资源，世界公认的新世纪最有发展前途的新型环保、可持续发展材料。
二、 聚乳酸、聚丙烯的制备方法
聚乳酸、聚丙烯生产是以乳酸为原料，传统的乳酸发酵大多用淀粉质原料，国家已开发利用农副产品为原料发酵生产乳酸，进而生产聚乳酸和聚丙烯。由乳酸制聚乳酸、聚丙烯生产工艺有：（1）直接缩聚法，在真空下使用溶剂使脱水缩聚。（2）非溶剂法，使乳酸生成环状二聚体丙交酯，在开环缩聚成聚乳酸。由乳酸制造PLA 可采用两种工艺，一种是直接缩聚法，即在真空条件下，采用溶剂使之脱水缩聚。该法简单，但得到的聚合物分子量较小，一般小于5000。另一种是二步法，也叫非溶剂法，即3 个乳酸分子自行聚合生成丙交酯，再开环缩聚成PLA，这样可以得到分子量较高的PLA。但在此过程中，必须选择专门的催化剂和引发剂；同时，丙交酯必须经过提纯，否则难以获得分子量较高的聚合物；此外为了防止副反应，还要采用惰性气体。聚合物的性质还受到聚合工艺的影响，其中L－乳酸比例越高，则PLA 的结晶程度高，有明显的、较高的结晶温度，L－乳酸比例越低，则PLA 的结晶程度越低，逐渐成为无定型结构，没有固定的熔点，熔点越来越低，因此PLA 的熔点可从171℃向60℃变化，强度等机械物理性质也会变化，树脂的透明度也会变化。一般的，用于聚乳酸合成的L－乳酸的光学纯度需达到92％左右。
三、 聚乳酸、聚丙烯生产中的绿色化学概念
绿色化学是当今国际化学化工研究的前沿，它吸收了当代化学、物理、生物、材料、信息等科学的最新成果和技术，从根本上来减少或消除化学产品的设计、生产和应用中有害物质的使用与产生，使所研究开发的化学产品和工艺过程更加环境友好。因此绿色化学的浪潮席卷全球，绿色化学理论的研究，绿色化学技术的开发，正成为人们关注的热点。绿色化学是具有明确的社会需要和科学目标的新兴交叉学科，经过10 多年的探索和研究，已总结出一些理论和原则，这就是P．T．Anastas 和J．CWarner 所倡导的绿色化学12 原则，以玉米为原料合成聚乳酸、聚丙烯的工艺过程很好体现绿色化学的基本原则。
①防止污染优于污染的治理。聚乳酸、聚丙烯的原料是玉米淀粉，生产过程选用发酵法，不产生对环境有副作用的物质，并且乳酸，聚乳酸都可在自然环境中很快的降解而进入自然循环。这在源头和产业链的末端都极大了减少了污染，真正做到了防止污染而不是先污染后治理。
②提高合成反应的“原子经济性”。传统的基于石油的化学合成法因为要通过多个合成步骤，因此原料的化学结构要经过多次的改变，不符合绿色化学的原子最大利用率的概念。而聚乳酸的生成过程中因为采用的发酵工艺，淀粉中的原子可以最大程度转移到聚乳酸中。
③在合成过程中，尽可能不使用和不产生对人体健康和环境有害的物质。相比较于化学法合成乳酸使用用原料为乙醛和剧毒物氢氰酸，催化剂也多有化学毒性，以淀粉作为原料合成乳酸，不产生有毒的副产物，并且可循环使用。
④设计安全的化学品。乳酸也是人体代谢产生的，并且可参与自然的循环过程，对人体无毒。聚乳酸本身是生物相容性的，可直接应用于人体。
⑤使用无毒、无害的溶剂和助剂。发酵法合成乳酸，没有使用有毒的溶剂和助剂。
⑥合理使用和节省能源。乳酸的生产采用生物发酵的方法，温度较低，相比较于石油来源的单体，能耗大大较低。聚乳酸的熔点较低，加工过程相比较于传统的石油基塑料的生产，玉米塑料的的生产过程能耗低。
⑦尽可能利用可再生资源。玉米塑料的原料是可再生资源，并且聚乳酸最终可以被分解成二氧化碳和水，进入自然循环。
⑧尽可能减少不必要的衍生步骤；化学法合成塑料工艺复杂并且要进行多步反应，而发酵法合成乳酸，生产工艺温和，工艺简单。
⑨采用高选择性的催化剂；发酵法合成乳酸，可以通过选择不同的菌种，生产出高度立体选择性的乳酸单体，避免了进行单体分离纯化的工业步骤。
⑩设计可降解的化学品；乳酸和聚乳酸都可在自然环境下降解，并且降解周期比较短
四、 玉米塑料的利与弊
塑料作为四大基础材料之一，因其质地轻、加工方便、美观实用，深受人们青睐，广泛用于各行各业。2005 年中国的塑料产量达到4500 万吨，居世界前列。塑料的出现给我们的生产和生活带来了极大的便利，同时，因塑料导致的“白色污染”问题也日益严重。一边是塑料制品对人类生产和生活的深度渗透，一边是历经千年而无法降解的“白色污染”。在环保呼声高涨、市场需求渐如果说“玉米塑料”可以缓解石油危机，这并非信口开河。“玉米塑料”的环保意义首先就表现在对资源的节约上。
1. 缓解石油消耗压力
众所周知，塑料的生产要消耗大量的石油。世界每年用于制造塑料的石油消耗量占到石油年产量的4%，大约是1.36亿吨石油。而生产1吨化工塑料也需要消耗3吨石油，按全球化工塑料年产量3000万吨来计算，全球仅生产化工塑料一年就需消耗1亿吨石油。石油属非再生性能源,人类目前正在以每秒1000 桶的速度从地下抽取石油。专家警告,以这样的消耗速度,地球上现存的石油最多能供人类使用50 年。玉米塑料开拓了石油以外的化工原料来源,与传统的化工塑料制法生产1 吨聚乙烯需使用10 吨原油相比,玉米塑料不仅环保、无公害,而且仅化石燃料就可节约68 %。如果将加工塑料所用的石油换成玉米，那么就可以在一定程度上缓解石油危机。据业内人士介绍，目前全球每年的玉米库存量达到1亿吨左右，如果全部拿出来生产“玉米塑料”，“玉米塑料”的年产量将在3000万吨左右，相当于全球一年的塑料需求量。随着科学技术的不断完善,玉米塑料将会成为塑料产业的主力军,意味着塑料产
业对石油的需求会不断减少,缓解了日益严重的石油危机。这也启发我们是否可以利用生物化学技术把富含油脂、糖类的其他农作物转化为生物柴油生物汽油等新型生物能源,再加上传统替代能源的开发,如风能、太阳能、氢能、核能的利用,使材料和能源领域彻底摆脱对化石资源的依赖,真正走上一条绿色环保可持续发展的道路。
2． 改善自然环境,减少温室气体的排放
传统化工塑料来自于石油化工产品,石油炼制是一个耗能且排放温室气体和其他污染物的过程。相比较而言,玉米塑料的生产以大规模玉米等农作物的种植为前提,玉米种植可以防止因土地荒弃而造成的土壤沙化,同时玉米的生长过程又是绿色植物利用光合作用吸收二氧化碳释放氧气的过程。有学者提出,相对于化工塑料,玉米塑料少用了50 %的石油原料,减少了40 %的温室气体排放。废弃的玉米塑料制品不会对环境造成压力,自行降解为二氧化碳和水后可再次参与光合作用。在玉米塑料的整个“生命历程”中实现了物质的循环和空气的净化,是真正意义上的绿色环保型可再生资源。3. 玉米塑料可能产生的不利影响
当然，虽然用玉米取代石油作为合成高分子原料有环保和节能上的优势，但是也存在一定的问题。首先是生物法生产聚乳酸的效率不高，工业化规模难以扩大。其次，若将玉米成为高分子的主要原料，势必消耗掉数量巨大的粮食，而世界上还有相当一部分人口仍未解决温饱问题，这一状况将随着玉米等粮食在塑料生产中的大量消耗而加剧。另外，随着世界上大多说国家工业化、城市化进程的进行，耕地面积不断减少，玉米塑料的生产将对耕地面积提出更高的需求，可能导致围湖造田，伐林开垦死灰复燃，而对生态环境造成一定的破坏。
五、玉米塑料市场前景透视
随着“玉米塑料”制品性能的逐步稳定，其市场也会随着相关行业链条的完善而逐步扩大。从2005年11月1日开始，零售业巨头沃尔玛开始在美国的3779家沃尔玛超市和邻近国家的沃尔玛超市，使用“玉米塑料”作的食品包装。据悉，这项包装计划还将在未来几年内扩展到全球的沃尔玛超市。虽然“玉米塑料”的价格高于化工塑料，但可以降低塑料食品包装致癌的可能性，从市场营销的角度来看，沃尔玛的换装之举颇为明智。这也就意味着环保、安全的“玉米塑料”将迎来其真正的市场机遇期。
其实，“玉米塑料”产业的发展，其意义不仅仅体现在环保方面，把玉米等植物作为
原料，从根本上解决了化工塑料源于石油，原料易枯竭的困境。用植物作原料，其最终的分解物仍然可以回归自然，不会对周围环境产生危害，其生产、使用、分解的过程就构成了一个闭路循环。随着“玉米塑料”产业的发展，玉米等农作物的附加值也会相应得到提升，有助于增加农民的收益。随着生产工艺的进步和技术的提升，“玉米塑料”全面地、大规模地产业化发展在最近几年就可能实现，在若干年之后，困扰人类的“白色污染”将成为历史，这应该是环保材料行业发展的最大成果。总之,玉米塑料是在全球面临能源危机、资源短缺、生态环境恶化的背景下出现的一种新型环保材料,它的出现说明人类借助于科学技术的进步有能力解决社会发展中所遇到的各种问题。随着科学技术的不断成熟与完善,玉米塑料及其
他新型环保材料必将普及到人类生活的各个领域并发挥重大作用。
参考文献
1.信息早报， 2010，4 29： 36-37
2.辛本春，毕华林，化学教育， 2007， 8： 4-5
3. 贡长生，单自兴，《绿色精细化工导论》. 北京：化学工业出版社.2005
4. 杨斌,绿色塑料聚乳酸, 北京：化学工业出版社.2007__

④ 聚乳酸的合成

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。

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

⑤ 聚乳酸的合成原理

一个乳酸分子上的羧基提供一个羟基,另一个乳酸分子脱去一个氢,两者脱水缩合, 就是聚乳酸的原理

⑥ 什么是聚乳酸

聚乳酸
开放分类： 化工、材料

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,它们受拉手形成了聚合物,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。

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）生物可降解性良好。聚乳酸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，对保护环境非常有利。

（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。

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。（2）非溶剂法，使乳酸生成环状二聚体丙交酯，在开环缩聚成聚乳酸。
美国LLC公司生产聚乳酸工艺为：玉米淀粉经水解为葡萄糖，再用乳酸杆菌厌氧发酵，发酵过程用液碱中和生成乳酸，发酵液经净化后，用电渗析工艺，制成纯度达99.5%的L-乳酸。
美国一家研究所则是将制奶酪后的废弃薯仔转化为葡萄糖糖浆，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，得到可制薄膜与涂层的聚乳酸，可作保鲜袋及代替有聚乙烯和防水蜡的包装材料。

法国埃尔斯坦糖厂与一所大学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为聚乳酸，也可利用工业制糖工序的下脚料贫糖液来生产聚乳酸，生产成本低。

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有机化合物发泡剂，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、耐药性等聚苯乙烯塑料相同，经焚烧后不污染环境，还可肥出。
（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，生物密度控制于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。

⑦ 本文针对直接法和二步法合成聚乳酸的共性,从单体纯度、催化剂选择到共沸脱水

聚乳酸 合成 新进展 复合应用

⑧ 聚乳酸怎样合成的化学方程式

PLA的合成原料是乳酸，由于乳酸分子中含有一个手性碳，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) 等几种不同的旋光异构聚合体，其中最常用的是左旋异构聚合体L-PLA。各种异构PLA的合成方法相同，均以乳酸或其衍生物乳酸酯为原料，其具体合成工艺大致可分为间接合成二步法、直接合成一步法和共聚改性法三种。合成技术的进展主要体现在对具体工艺的改进和完善上
它是由乳酸间脱水连接的nHO-CH(CH3)-COOH -》-[-O-CH(CH3)-CO-]-n

⑨ 实验设计:生物医用材料聚乳酸的合成研究

不好意思,你让我答什么