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聚乳酸是一種新型可生物降解材料。近?0年來，聚乳酸發(fā)展迅速。雖然聚乳酸已吸引了全球的眼球，但聚乳酸的性價比低于石油基樹脂是制約聚乳酸產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素，而且聚乳酸的耐熱性、抗沖擊性能較差，限制了其應(yīng)用，而居高不下的價格也令市場難以接受。因此應(yīng)從聚乳酸合成－具有立體復(fù)合結(jié)構(gòu)的耐熱聚乳酸材料開發(fā)－改性應(yīng)用加工的全技術(shù)鏈角度進(jìn)行系統(tǒng)的技術(shù)改進(jìn)，以促進(jìn)聚乳酸產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。本技術(shù)以高純度手性乳酸為基礎(chǔ)，開發(fā)了熔融縮聚－固相縮聚制備高分子量聚乳酸的工藝；突破了穩(wěn)定的、分子量可控的手性聚乳酸合成的技術(shù)瓶頸，以手性聚乳酸為原料，通過熔融共混、結(jié)晶成核控制等方法開發(fā)了聚乳酸立體復(fù)合材料；針對聚乳酸材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加工流變特性，開發(fā)了聚乳酸的改性配方；可開發(fā)出一系列耐熱性能、機(jī)械性能優(yōu)異的聚乳酸應(yīng)用制品。已完成直接熔融縮聚法合成聚乳酸工藝的開發(fā)研究，可獲得分子量Mw在1～8萬可控、高產(chǎn)率的聚乳酸，并公開發(fā)明專利1篇。已完成固相縮聚法合成聚乳酸的工藝技術(shù)開發(fā)研究，已獲得高分子量（Mw為40多萬）的聚乳酸，為進(jìn)一步放大實(shí)驗(yàn)提供了良好的基礎(chǔ)。已能合成不同光學(xué)純度和不同分子量的聚L-乳酸和聚D-乳酸，開發(fā)的聚乳酸立體復(fù)合材料熔點(diǎn)≥210℃，熱變形溫度≥110℃。有自主知識產(chǎn)權(quán)；中國發(fā)明專利?項(xiàng)：CN1810878A ；CN101735429；CN101875765A。

聚乳酸（PLA）以其原料來源豐富、可再生的特點(diǎn)吸引了人們極大的關(guān)注，同時PLA具有良好的力學(xué)性能，能夠與傳統(tǒng)意義上的塑料一樣制成各種包裝材料、農(nóng)用薄膜、家具器皿、家電、玩具、建材等。PLA類材料被使用后可以進(jìn)行自然降解、堆肥和燃燒處理，最終產(chǎn)物只有水和二氧化碳，不會給環(huán)境帶來污染。但是PLA制品沖擊性能較差，因此進(jìn)行PLA基木塑復(fù)合材料的研究，希望在降低PLA制品成本的同時能改善PLA的沖擊性能和耐熱性。本研究以PLA、楊木粉為主要原料用HAKKE制備PLA基木塑復(fù)合材料。由于木粉分子中含有大量羥基基團(tuán)，使木粉大分子鏈之間及其內(nèi)部有強(qiáng)烈氫鍵作用，加之木粉結(jié)構(gòu)上的各向異性共同導(dǎo)致了木粉整體結(jié)構(gòu)上的不對稱性，木粉具有較強(qiáng)的表面化學(xué)極性，使木粉具有極強(qiáng)的吸水性；而盡管PLA具有羰基具有一定的極性，且可能與木粉形成氫鍵，但由于木粉大分子鏈之間的氫鍵作用強(qiáng)烈，容易團(tuán)聚，因此本研究的關(guān)鍵是用偶聯(lián)劑處理木粉表面以提高PLA和木粉的相容性。

聚乳酸（PLA）是一種可生物降解的新型高分子材料，是以重要農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)作物（玉米 等）經(jīng)過現(xiàn)代生物技術(shù)生產(chǎn)出乳酸產(chǎn)物為原料，再經(jīng)過特殊的聚合反應(yīng)過程生成的高分 子材料，也被稱為玉米塑料。 聚乳酸不但具有一般高分子材料所具有的基本特性，而且應(yīng)用特性更為優(yōu)良，應(yīng)用 面十分廣闊，涵蓋包裝材料、日用塑料制品、醫(yī)藥、人造骨骼、手術(shù)骨釘、手術(shù)縫合線、 紡織面料、農(nóng)用地膜、地毯、家用裝飾品等。 聚乳酸材料具有完全可降解性，在自然界中微生物的作用下能徹底分解成水和二氧 化碳，因而對環(huán)境沒有危害，克服了化工塑料的最大弊病。塑料來自于石油化工，從戰(zhàn) 略角度說石油是一種不可再生資源，據(jù)預(yù)測在未來 30~50 年間，世界上的石油就將消耗 殆盡，作為石化產(chǎn)品的塑料制品也將無法生產(chǎn)。因此，發(fā)達(dá)國家正在積極尋找新的替代 產(chǎn)品，作為重要的生物可降解材料，聚乳酸是首選之一。有些國家已將生物降解塑料作 為繼金屬材料、無機(jī)材料、高分子材料之后的“第四類新材料”。 聚乳酸已成為當(dāng)今世 界范圍的研究和開發(fā)熱點(diǎn)。 聚乳酸是一種低能耗產(chǎn)品，能耗比石油產(chǎn)品為原料生產(chǎn)的聚合物低 30~50%。預(yù)計(jì)在 不可再生的石油資源枯竭期到來之前，石油及其衍生物市場價格將暴漲，而可再生的制 品必將成為全球緊俏的產(chǎn)品。這就給聚乳酸帶來了千載難逢的市場機(jī)遇和巨大的消費(fèi)潛 力。 聚乳酸的進(jìn)一步開發(fā)可形成“玉米–L 乳酸–聚乳酸–共聚共混物–日常制品”一 條完整的產(chǎn)業(yè)鏈，有利于解決農(nóng)業(yè)大國的糧食特別是玉米的出路問題，提高農(nóng)副產(chǎn)品附 加值，提高農(nóng)民收入，刺激、推動農(nóng)業(yè)發(fā)展；產(chǎn)業(yè)鏈的形成有利于增加就業(yè)機(jī)會；同時 將大有利于節(jié)約石油資源，維護(hù)國家能源安全；改善生態(tài)環(huán)境，解決“白色污染”問題。 所以聚乳酸產(chǎn)業(yè)對我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重大的戰(zhàn)略意義。

聚乳酸（PLA）是第一個商業(yè)化的生物塑料。構(gòu)成聚乳酸的碳100%來自可再生生物質(zhì)資源。生產(chǎn)聚乳酸的現(xiàn)行工藝由兩段組成，首先從碳水化合物發(fā)酵制得乳酸，接著將乳酸脫水得到丙交酯（乳酸的二聚體）、丙交酯開環(huán)聚合得到聚乳酸（聚丙交酯）。乳酸發(fā)酵生產(chǎn)和丙交酯生產(chǎn)已經(jīng)有成熟可靠的工藝。然而，現(xiàn)行聚合工藝通常包含兩到三段工序，單體丙交酯采用金屬化合物催化間歇聚合得到預(yù)聚物（分子量3到5萬），預(yù)聚物固化、粉碎進(jìn)入螺桿機(jī)與擴(kuò)鏈劑反應(yīng)得到分子量10萬左右的聚乳酸樹脂。第二步的擴(kuò)鏈反應(yīng)，也可采取固態(tài)聚合工藝首先。整個聚合工藝耗時4-8小時，設(shè)備多、工藝復(fù)雜、能耗高、生產(chǎn)效率低。本項(xiàng)目開發(fā)了包括聚合方法、催化劑、聚合工藝、和反應(yīng)加工裝置的較完整專利技術(shù)，已申請中國發(fā)明專利及其PCT國際專利3件，正在進(jìn)入美國國家階段。形成了完全不同于國外技術(shù)的新一代反應(yīng)加工生產(chǎn)聚乳酸技術(shù)。

本成果針對目前聚乳酸（PLA）存在的易燃和脆性等問題，采用合成反應(yīng)型阻燃擴(kuò)鏈劑的方法制備具有永久阻燃性能的聚乳酸。通過引入少量的反應(yīng)型無鹵阻燃劑及復(fù)合納米技術(shù)，得到阻燃效果優(yōu)異的阻燃聚乳酸。本成果開發(fā)的阻燃聚乳酸，相比于市面上普通的添加型阻燃劑，表現(xiàn)出對基體力學(xué)性能的影響小，阻燃效率高等特點(diǎn)。并通過復(fù)合增韌技術(shù)，使阻燃型聚乳酸具有良好的韌性。阻燃性能指標(biāo)可達(dá)到LOI大于30，UL-94 V-0級。本成果采用的新技術(shù)使得聚乳酸附加值高，性能優(yōu)異，可適于電子電器類產(chǎn)品等領(lǐng)域。因此，這種來源于生物質(zhì)具有可完全降解的阻燃型聚乳酸是新一代生物基環(huán)境友好型功能塑料。 主要技術(shù)、指標(biāo)： LOI > 30, UL-94 V-0;  HRR < 250 kW/m2 拉伸強(qiáng)度>50MPa；斷裂伸長率> 100%； 建設(shè)投產(chǎn)條件（投入資金情況、需要的廠房、使用配套設(shè)施狀況等）： 10000噸/年規(guī)模投資1800萬，廠房面積2000平方米。

本課題組研究開發(fā)了乳酸制丙交酯的新技術(shù)，可有效提高丙交酯的得率及純度，經(jīng)聚合，可獲得不同分子量的聚乳酸（分子量可由1000至40萬可控）。并有高玻璃化溫度、或親水性或星型結(jié)構(gòu)等改性聚乳酸產(chǎn)品。工藝路線：     應(yīng)用范圍：屬可生物降解高分子。用于環(huán)境友好塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)，不產(chǎn)生“白色污染”，且不受石油資源匱乏的影響。

利用可再生資源，經(jīng)綠色化學(xué)反應(yīng)（使用無毒原料、溶劑、催化劑、無污染物生成的定量化學(xué)反應(yīng)）合成生態(tài)友好材料，是當(dāng)今國際材料和環(huán)境化學(xué)家最重視的前沿研究領(lǐng)域之一，也是涉及到生態(tài)環(huán)境保護(hù)和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要研究領(lǐng)域。石油基塑料（以石油為始源物生產(chǎn)的塑料如：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、等）的大量生產(chǎn)及其在國民經(jīng)濟(jì)及人類生活中的廣泛應(yīng)用在推動人類文明進(jìn)步和生活舒適便利的同時，也帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。因此研發(fā)生物可降解的生態(tài)友好聚合

聚乳酸（PLA ）也稱作聚丙交酯，是以玉米淀粉作為原料，用酶分解淀粉，得到葡萄糖，再由微生物發(fā)酵葡萄糖制得乳酸，從乳酸單體通過兩種不同的合成途徑：即乳酸直接縮聚反應(yīng)（一步法）和通過丙交酯中間體開環(huán)聚合反應(yīng)（二步法）獲得。目前，高分子量的PLA一般采用二步法。此方法是先由乳酸合成丙交酯，再由丙交酯在催化劑（cat）的作用下開環(huán)聚合制備PLA，反應(yīng)式如圖1所示。因此，PLA是一種能夠被水解和被微生物分解的合成塑料。

聚乳酸被全球公認(rèn)為21世紀(jì)最有發(fā)展前景的生物質(zhì)塑料，它具有良好的生物降解性/相容性、力學(xué)性質(zhì)、熱塑性、成纖性、透明度高，適用于吹塑、擠出、注塑等多種加工方法，加工方便，部分性能優(yōu)于現(xiàn)有通用塑料；但其同時也存在著強(qiáng)度較低、脆性大、耐熱性差等不足，使得其應(yīng)用僅局限于生產(chǎn)通用塑料、薄膜等領(lǐng)域，要想應(yīng)用于條件較為苛刻的汽車、航空航天、建筑業(yè)等領(lǐng)域，必須對其進(jìn)行改性以提高其耐熱性能和力學(xué)性能。本項(xiàng)目擬采用課題組多年來積累的研究成果，與相關(guān)企業(yè)展開合作，進(jìn)行成果的轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化工作，最終形成具有市場潛力的系列化改性聚乳酸復(fù)合材料制備技術(shù)，例如天然纖維增強(qiáng)聚乳酸、高韌性聚乳酸、高填充級聚乳酸、阻燃級聚乳酸和纖維級聚乳酸等的制備技術(shù)，通過這些技術(shù)制備的改性聚乳酸樹脂將具有更加優(yōu)異和針對性的性能，主要用于生產(chǎn)聚乳酸纖維、薄膜、板材和容器等，可應(yīng)用在生活快消品、農(nóng)用地膜、飛機(jī)/汽車內(nèi)飾用材料等領(lǐng)域。項(xiàng)目目標(biāo)是通過深入研究，對部分尚不完善的技術(shù)環(huán)節(jié)進(jìn)行最后的攻關(guān)，然后整合已有的技術(shù)與專利成果，并進(jìn)一步放大實(shí)驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)化測試，形成一系列可直接產(chǎn)業(yè)化的系統(tǒng)化解決方案技術(shù)包，最終順利完成相關(guān)技術(shù)成果的產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化工作。 本項(xiàng)目研究采用的原材料為可生物降解的聚乳酸，經(jīng)過本團(tuán)隊(duì)十多年的研發(fā)，目前已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。本項(xiàng)目的主要工作是梳理課題組多年來對聚乳酸樹脂改性的相關(guān)技術(shù)，與授權(quán)專利等成果整合，進(jìn)一步放大成系列化的產(chǎn)品技術(shù)，最終順利相關(guān)技術(shù)成果的產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化工作。 項(xiàng)目中的大部分關(guān)鍵技術(shù)均已被攻克，目前需要做的是有目的的對所有技術(shù)進(jìn)行梳理和整合，查漏補(bǔ)缺，對部分尚不完善的技術(shù)環(huán)節(jié)進(jìn)行最后的攻關(guān)，從而形成完整的系統(tǒng)化的產(chǎn)品技術(shù)，并與相關(guān)授權(quán)專利進(jìn)行整合，最后打包形成一系列可直接產(chǎn)業(yè)化的系統(tǒng)化解決方案技術(shù)包。目前70%的聚乳酸市場在對性能要求不太高的包裝行業(yè)中，隨著人們環(huán)保意識的增加，該市場容量會繼續(xù)增加，但由于聚乳酸整體市場的快速增長，包裝材料所占聚乳酸市場比例會逐漸縮小。在汽車、家電及電子產(chǎn)品行業(yè)中對更高性能聚乳酸改性材料的使用是個新趨勢，市場份額雖然不大，但會持續(xù)增長。目前聚乳酸在全球市場的總?cè)萘款A(yù)計(jì)為100億元，且有很好的成長潛力。本項(xiàng)目技術(shù)面對的正是高性能、高附加值的潛在市場，其產(chǎn)業(yè)化預(yù)期會有良好的經(jīng)濟(jì)效益；項(xiàng)目產(chǎn)品在環(huán)境污染治理和防護(hù)方面的貢獻(xiàn)將會產(chǎn)生良好的社會效益。