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聚乳酸：新型可降解的包装材料

聚乳酸(PLA)是近几年崛起的一种新型降解塑料，其主要原料是玉米淀粉，它的强度、压缩应力、缓冲性、耐药性、防潮、耐油脂和密闭性等胜于现有塑料聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等材料，被产业界定为新世纪最有发展前途的新型包装材料，是环保包装材料的一颗明星。

作为一种重要原料，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。比如聚乳酸可像热塑性塑料那样加工成各种下游产品，包括薄膜、包装袋、包装盒、食品容器、一次性快餐盒、饮料用瓶等等。由于聚乳酸的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。

聚乳酸在常温下性能稳定，但在温度高于55摄氏度或富氧及微生物的作用下会自动分解。因此用后废弃能被自然界中微生物完全降解消化，在土壤中最终生成二氧化碳和水，不会对环境造成污染，对保护环境非常有利。在未来将有望代替聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等材料用于塑料制品，应用前景广阔。

日本用聚乳酸制成的生物降解性发泡材料，其强度、压缩应力、缓冲性、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。

聚乳酸包装新材料

2004年3月，日本旭化成公司由玉米的糖分制成、能生物分解的聚乳酸国家政府对新材料行业的大力发展给予了高度的重视，使用这种聚乳酸制成薄膜后仍能保持很好的柔软度。该公司预定2005年底投资十余亿日元，在三重县铃鹿工厂兴建生产设备，先在环保意识较高的欧美地区销售。

2004年4月，美国CollegeFarm牌糖果开始采用以生物降解树脂聚乳酸（PLA）NatureWorks天然材料包装薄膜，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。目前该公司高速扭结包装设备中已有一套采用PLA NatureWorks薄膜，生产能力为每分钟包装1300块糖果。

2004年7月，我国东丽宣布在世界上率先成功开发出了以植物为原料的聚乳酸软膜。这种薄膜在具有聚乳酸原本具备的透明度与耐热性的同时，还具有可以卷起来的柔软性。但在此之前的添加低分子液态可塑剂的生产方法中，存在受温度、压力等外部变化影响大、透明度与柔软性等特点随时间发生极大变化的缺点。东丽此次开发的新技术中，设计了可与聚乳酸特强相互作用、具有高移动性单元的生物分解高性能合金成分。通过高精度二轴延伸技术，使结晶规则排列等，提高了薄膜的柔软性。

2004年9月，法国推出由聚乳酸包朝阳装材料制成的包装盒。该技术由法国达诺内奶制品公司开发，以甜菜为原料进行发酵转化得到乳酸，再负荷中心进行脱水形成丙酯，通过对丙脂的再加工得到聚乳酯，掺入矿物质后便成为一种轻型、坚固的材料。可根据需要加工成盒、杯等包装产品。

美国一家研究所研制成功把制乳酪后的废弃土豆转化为葡萄糖糖浆，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。美国威尔金生制造公司开始生产以玉米为原料的聚合乳酸(PLA)加热成型包装材料，并将这种“绿色塑料”推进北美市场。这种使用卡吉尔·道公司“天然”商标 (Csugil DOWNature WorksTM)的绿色塑料制品现在石墨烯产品亦难登大雅之堂已经在欧洲和亚洲国家用作生鲜食品的包装，使用威尔金森公司“天意聚合乳酸塑料”注册商标的这些包装容器使用后可以丢弃。现在用于包装各种精美食品和新鲜食电动葫芦品的聚合乳酸绿色包装材料已注册了商标并上市场经销。

德国一公司采用聚乳酸作原料开发出具有快速自然分解功能的绿色食品杯。乳酸从甜菜发酵的糖液中提取，进行开环聚合反应，生成聚乳酸。

聚乳酸的生产工艺

乳酸，学名为2-羟基乳酸。分子中有一个不对称碳原子，具有旋光性，因此有L-乳酸与D-乳酸两种旋光异构体。工业上生产乳酸的方法有发酵法和化学合成法。目前国内外所用发酵法主要生产L-乳酸；化学合成法则生成外消旋乳酸，即DL-乳酸。

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。由于人体内只有代谢L-乳酸的酶，如果摄入过量D-乳酸，会引起代谢紊乱甚至酸中毒。因此在制造包装应用的聚乳酸，则主要以L-乳酸为原料。目前国外最先进的生产工艺是由玉米等谷类为碳源，采用细菌发酵法生产L-乳酸。而国内大都还采用米根霉发酵法，以淀粉为碳源，用碳酸钙等中和剂控制发酵液的pH值，然后用硫酸中和，产生大量硫酸钙沉淀，使工艺繁复，而且带入大量杂质和染菌，使产品纯度下降。米根霉发酵是好氧发酵，能耗高，转化率仅80％。南京绿天源公司用一种厌氧菌发酵，加氢氧化铵控制发酵液pH值，采用膜分离技术与清液单罐细菌连续发酵耦合工艺生产L-乳酸，以玉米为碳源，用湿法工艺制糖液，发酵液经微滤除菌丝体后，用膜澄清，一般电渗析提纯，再经双极膜电渗析，最后用高真空蒸馏得到纯L-乳酸，转化率≥95％，提取收率≥ 90％，工艺简单，投资少，能耗低，无废渣废水排放，成本约在每吨75 00 元。

美国LLC公司生产聚乳酸工艺输送阀为：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。由乳酸制PLA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PLA。

聚乳酸包装产销形势

上世纪90年代末，国外开发了乳酸的一大新用途——生产聚乳酸。2001年，世界乳酸的总产量为13万吨，2002年超过20万吨，并程逐年上升之势。目前，仅日本和美国两国的乳酸需求量就达3.5万吨。据推算，全球乳酸的总需求量约为15万～20万吨。

我“通过习主席来访国的乳酸发酵工业开始于抗战时期，经过60年的发展，目前已形成了约4万吨的生产能力，但年产量仅为2万吨左右。在国内，青岛扶桑化学公司是国内最大的精制(发酵)乳酸出口企业。

早在1998年，位于台州的海正集团就得知国外正在研制生产PLA，他们当即与中科院等有关科研院所取得联系，并在公司内抽调力量组成科研小组，着手攻关。2002年9月，海正占地面积达50万平方米的东厂区和岩头两大新区相继建成，海正PLA的研发工作也取得了突破性进展。目前，公司已掌握了乳酸的发酵、提取、聚合等多项在国内处于绝对领先地位的关键技术，并在工艺设计中充分体现了环保和清洁生产的要求。由海正集团研制的聚乳酸（PLA）于2004年6月月进入产业化阶段。

由于我国原料玉米丰富，发展乳酸及聚乳酸产业的前景广阔。但目前，乳酸生产成本偏高以及聚乳酸聚合难题成为制约乳酸工业发展的瓶颈，必须通过科技界、产业界和政府的通力合作，才能带动乳酸及聚乳酸产业新的飞跃。

信息来源： 《全球软包装工业》