PLA如何合成？两种方法

提供展位50个，名额有限！TK生物基材料报道，聚乳酸全名为 Poly Lactic Acid (PLA)，又名聚丙交酯（Polylactide），PLA 具有良好的生物相容性、可降解性和来源于生物原材料等特点，因此研究者认为 PLA 是应用前景最好的一种新型生物可降解高分子材料，聚乳酸的合成一般有两种方法，直接缩合聚合法和丙交酯开环聚合法。

乳酸

聚乳酸的合成需得从乳酸合成讲起，因乳酸的品质直接影响PLA 的合成。乳酸是自然界中最小的手性分子，以两种立体异构体形式存在于自然界中，即为左旋型L-乳酸和右旋型D-乳酸。将这两种乳酸等比例混合即为消旋的DL-乳酸。

L-乳酸、D乳酸及DL-乳酸在聚乳酸上及与生物化学有关的食品、医药和农药等领域中的应用是存在区别的。PLA通常要求L-乳酸含量较高，其光学纯度大于96%~99%（即D-乳酸小于1%~4%）。乳酸的光学及化学纯度将直接影响聚乳酸生产过程中的产品收率、稳定性及产品品质。
❒ 乳酸的合成方法乳酸可以由化学法或者微生物发酵法来生产。
1、化学法化学法是以石油基化学品为原料合成，通常只能合成消旋的DL-乳酸。由于D-乳酸在人体代谢的问题，其在食品饮用方面受限制，同时化学法的消旋乳酸也不符合一般聚乳酸材料的使用要求，因此市场非常小。纯D-乳酸全球市场需求量仅为2000吨，主要应用在生产农药杀虫剂和除草剂等。
 2、微生物发酵法
发酵法的主要原料一般是玉米、甘蔗、甘薯等淀粉质原料，发酵法的主要途径是糖在乳酸菌作用下，调节PH值5左右，发酵2~3天得到粗乳酸，一般商业化乳酸浓度为80%~88%（含12%-20%的水），浓缩乳酸达到92%~93%的浓度即可用于聚合应用。
乳酸主要以玉米淀粉发酵制备，玉米淀粉主要由玉米深加工得到，每吨乳酸约消耗1.5吨玉米。而每吨PLA大约消耗1.5吨乳酸（92%浓度），即每吨PLA需要2.25吨玉米。以目前PLA全球产能33万吨计算需求的玉米最大消耗量为74.25万吨，2019年全球玉米产量达到11.1亿吨，占比不足0.1%。

发酵法乳酸生产流程

聚乳酸的合成方法

❐  直接缩合聚合法乳酸同时具有-OH和-COOH进行直接缩聚，采用高效脱水剂和催化剂使乳酸或乳酸低聚物分子间脱水缩合成高分子质量聚乳酸。 直接缩聚法通常分为熔融缩聚法、固相熔融缩聚法以及溶液缩聚法。

采用直接缩聚法合成的PLA，原料乳酸来源充足，大大降低了成本，有利于PLA材料的普及，但是生成的聚乳酸分子量普遍偏低，而且分子量分布比较宽，主要是由于在缩聚过程中，会生成副产物水，而且又很难将水从高粘度反应体系中排除，并且聚乳酸又会和水发生水解反应，产生解聚，从而使分子量降低，很难形成高分子量的聚乳酸，致使其应用受到了一定的限制。
注：乳酸采用直接缩聚成聚乳酸的工艺❐ 丙交酯开环聚合法开环聚合法是先将乳酸缩聚为低聚物，低聚物在高温、高真空等条件下发生分子内酯交换反应，解聚为乳酸的环状二聚体-丙内酯。丙内酯经过精制提纯后，由引发剂如辛酸亚锡、氧化锌等许多化合物催化开环得到高分子量的聚合物。第一步是乳酸经脱水环化制得丙交酯。第二步是丙交酯经开环聚合制得聚丙交酯。注：乳酸采用开环聚合成聚乳酸的工艺这个方法是起源于1932年，是由Carothers发现不少的六元环脂可以在普通的条件下自发的进行开环聚合，产生高分子聚合物。所以受此启发，就衍生出了很多方法利用其二聚体丙交酯，通过开环聚合的方法来合成聚乳酸，如上图所示，这个方法可以生成高分子量的聚乳酸，且分子量分布较窄，聚合时间较短，也是现阶段合成聚乳酸的主要方法，很多的生产工艺大多都是选择使用的这个方法。丙交酯是乳酸制备聚乳酸的中间产物，它合成工艺和技术复杂，反应条件苛刻，产率低。因此丙交酯的价格一直居高不下，其产能亦成为阻碍PLA普及的重要因素。目前，对于聚乳酸的合成虽然已经实现了初步的一些工业化，但是对于合成条件还是相较之下会有一些高能耗和工艺的复杂性，这样会使产品的价格较高，不利于产品的推广和应用，而且生产过程中，由于温度过高会出现不可避免的降解作用，导致产品的质量不够好。国内对于聚乳酸的研究和发展是起步晚了些，但是近些年对于聚乳酸的研究却一直都是很热门的，开发出了很多新的合成方法，各有各的优劣，对于开环聚合机理有合成超高分子量的潜力，但是对于其最主要的是催化剂的选择，期望能有更好的有机催化剂被开发出来，利用有机功能催化更简便的制备聚乳酸，尽管还有很多的不足，但是在大趋势下，工艺的优化使其成本下降和改性对其性质的提升，必然会使生物基可降解材料聚乳酸，成为未来塑料行业的主力产品。

生物降解材料是国家新材料战略的重点，近来需求快速增长，产能迅速扩张，关于生物降解材料改性工艺、制品生产技术的探讨也已成为行业热点。

2021上半年，生物降解材料研究院成功举办了中国生物降解材料高峰论坛佛山站、苏州站，下一站选址塑料产销大省山东的经济中心青岛，欢迎报名《中国（青岛）生物降解塑料改性工艺及制品论坛》！大会提供现场展位50个，并安排项目对接、名企走访等活动，走进万华化学、道恩集团参观交流。参会名额限600个，报名从速！

报名方式

扫码在线报名 ↓ ↓ ↓ 

参会咨询 ↓ ↓ ↓ 

胡女士 180 2853 1254

转发文章至朋友圈，截图给小编，可加入降解交流群。（小编微信:zhaosuliao222）