生物降解包裝袋在我國的發(fā)展趨勢及重要性？（二）

    PLA：技術(shù)不斷提升，大規(guī)模推廣應(yīng)用指日可待

    PLA是一種可再生的、以植物資源為原料聚合合成的生物降解高分子。其以玉米等殼類作物為原料，經(jīng)碾碎后從中提取淀粉；然后將淀粉發(fā)酵制成未精化的葡萄糖，將葡萄糖精制、發(fā)酵獲得左旋乳酸；再經(jīng)脫水、環(huán)化反應(yīng)使乳酸生成環(huán)狀二聚體丙交酯，再開環(huán)縮聚成分子量達(dá)150000以上的PLA樹脂。PLA的原料來源既充分又可再生，產(chǎn)品可在使用后回收，可在溫度高于55℃或富氧和微生物作用下降解為二氧化碳和水，實(shí)現(xiàn)在自然界中的物質(zhì)循環(huán)，不會對環(huán)境產(chǎn)生影響。作為理想的綠色環(huán)保高分子材料，PLA已成為生物可降解塑料系列中當(dāng)之無愧的主力產(chǎn)品。美國NatureWorks是全球大PLA制造商，其位于內(nèi)布拉斯加州布萊爾的工廠，是世界上一家也是商業(yè)化規(guī)模大的PLA工廠，其以IngeoTM品牌命名的PLA樹脂產(chǎn)能已突破18萬噸/年，占全球30%的產(chǎn)能。

    目前，我國PLA產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平、生產(chǎn)技術(shù)及產(chǎn)能與國外跨國公司相比仍有較大差距。浙江海正生物材料股份有限公司自2005年底正式投產(chǎn)一條年產(chǎn)5000噸的PLA生產(chǎn)線，發(fā)展至今年產(chǎn)能已達(dá) 2.5萬噸，另有5萬噸PLA產(chǎn)能正在建設(shè)；深圳光華偉業(yè)股份有限公司目前已建成年產(chǎn)聚合物10000噸、乳酸酯15000噸、多元醇5000噸、3D打印材料1500噸的生產(chǎn)能力，擁有薄膜級、注塑級、片材級和纖維級多款牌號PLA產(chǎn)品；吉林中糧生物材料有限公司已形成年產(chǎn)3萬噸PLA及3萬噸生物基制品的產(chǎn)能，其PLA生產(chǎn)技術(shù)來自于蒂森克虜伯工業(yè)解決方案公司開發(fā)的PLAneo?誖專項(xiàng)技術(shù)；今年8月，安徽豐原福泰來PLA有限公司成功下線PLA粒子成品，隨著產(chǎn)品的順利產(chǎn)出，標(biāo)志著中國一條全產(chǎn)業(yè)鏈PLA生產(chǎn)線順利量產(chǎn)，9月，其年產(chǎn)50萬噸乳酸、30萬噸PLA第1模塊項(xiàng)目開工，這也是目前國內(nèi)大的、規(guī)?；腜LA生產(chǎn)線。此外，山東泓達(dá)生物科技有限公司年產(chǎn)16萬噸PLA項(xiàng)目，浙江友誠控股集團(tuán)有限公司年產(chǎn)16萬噸PLA項(xiàng)目，山東同邦新材料科技有限公司年產(chǎn)30萬噸乳酸、20萬噸PLA和10萬噸PLA纖維生產(chǎn)線項(xiàng)目，浙江友誠控股集團(tuán)有限公司的以甘蔗渣為原材料年產(chǎn)75萬噸乳酸和50萬噸PLA項(xiàng)目，金丹生物新材料有限公司年產(chǎn)1萬噸PLA項(xiàng)目等一大批生物降解PLA項(xiàng)目建設(shè)正進(jìn)入高潮。在不久的將來，我國將成為全球大的PLA制造國家，為我國經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展做出實(shí)質(zhì)性貢獻(xiàn)。

    當(dāng)前困擾我國PLA產(chǎn)業(yè)發(fā)展的首要問題是PLA合成中間體丙交酯制造技術(shù)的國外“卡脖子”難題。由于國內(nèi)對PLA的制造技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用目前還處在起步階段，制備PLA的中間體丙交酯的生產(chǎn)技術(shù)水平較低，還存在高能耗、高成本，以及產(chǎn)率和純度不夠等問題，國內(nèi)產(chǎn)能也嚴(yán)重不足；而進(jìn)口的丙交酯價格一直居高不下，貨源緊張，阻礙了PLA產(chǎn)能的擴(kuò)大。

    提純難和合成難是制造丙交酯的兩大難關(guān)。從合成丙交酯的原料上來看，采用生物發(fā)酵得到的左旋乳酸為原料進(jìn)行反應(yīng)更為經(jīng)濟(jì)，產(chǎn)物收率較高，目前研究的較為深入。其工藝流程為：先將乳酸酯化脫水生成乳酸低聚物，再在較高溫度下進(jìn)行裂解反應(yīng)催化解聚得丙交酯。丙交酯的旋光純度和產(chǎn)率會直接影響PLA的質(zhì)量和生產(chǎn)成本。由于粗丙交酯中仍含有水、乳酸和乳酸低聚物等雜質(zhì)，不符合PLA合成原料的純度要求，因此粗丙交酯還需進(jìn)行提純精制，才能聚合得到高分子量的產(chǎn)品，這也是造成間接法價格較高的主要原因。丙交酯的制備常用的方法有常壓法和減壓法。兩種方法面臨的主要問題都是如何降低反應(yīng)液在解聚過程中出現(xiàn)的焦化碳化現(xiàn)象，從而提高丙交酯收率。常壓法技術(shù)難度低、操作成功性高，但常壓法的不足之處是脫水時間長、生產(chǎn)效率低、產(chǎn)物收率不高。目前丙交酯合成使用較多的還是減壓法，其設(shè)計思想是將整個反應(yīng)體系處于高真空度的狀態(tài)下，迅速將生成的丙交酯蒸出，高真空下隔絕氧氣可減少氧化反應(yīng)的發(fā)生，提高丙交酯收率。從以上分析來看，丙交酯的純度和產(chǎn)率會直接影響PLA的質(zhì)量和生產(chǎn)成本，國內(nèi)不少廠家已經(jīng)掌握丙交酯的制備技術(shù)，但在純度和量產(chǎn)上還需要進(jìn)一步攻克難關(guān)。

    丙交酯價格居高不下，也導(dǎo)致所生產(chǎn)的PLA產(chǎn)品價格高啟。目前市場PLA售價在2.7萬~3.5萬元/噸，這與石化資源生產(chǎn)的聚乙烯和聚丙烯8000元/噸的售價相比，在快消商品中應(yīng)用的成本明顯居于劣勢。因此，要大力推廣PLA在各領(lǐng)域的應(yīng)用，在其生產(chǎn)成本暫時無法得到解決的情況下，需要大力開發(fā)下游應(yīng)用制造技術(shù)。例如，通過與其他生物可降解材料如各種淀粉、纖維素、PBAT、PHA、PBS等共混，可在確保PLA力學(xué)性能的前提下，有效降低PLA的成本并維持共混物的全生物降解性能。這要求PLA樹脂原料的應(yīng)用企業(yè)設(shè)計出科學(xué)的改性配方，開發(fā)出有效的相容劑、成核劑及相關(guān)的共混擠出加工工藝路線。此外，通過對PLA制品的輕量化加工技術(shù)（如微發(fā)泡和超臨界二氧化碳發(fā)泡技術(shù)）的開發(fā)，降低制品所使用的PLA質(zhì)量，從而達(dá)到降低制造成本的要求?？傊S著我國PLA生產(chǎn)及后續(xù)改性技術(shù)的不斷提升，PLA樹脂在我國的大規(guī)模推廣應(yīng)用指日可待。