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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業發展的關鍵因素，而且聚乳酸的耐熱性、抗沖擊性能較差，限制了其應用，而居高不下的價格也令市場難以接受。因此應從聚乳酸合成－具有立體復合結構的耐熱聚乳酸材料開發－改性應用加工的全技術鏈角度進行系統的技術改進，以促進聚乳酸產業的發展。本技術以高純度手性乳酸為基礎，開發了熔融縮聚－固相縮聚制備高分子量聚乳酸的工藝；突破了穩定的、分子量可控的手性聚乳酸合成的技術瓶頸，以手性聚乳酸為原料，通過熔融共混、結晶成核控制等方法開發了聚乳酸立體復合材料；針對聚乳酸材料的結構特點和加工流變特性，開發了聚乳酸的改性配方；可開發出一系列耐熱性能、機械性能優異的聚乳酸應用制品。已完成直接熔融縮聚法合成聚乳酸工藝的開發研究，可獲得分子量Mw在1～8萬可控、高產率的聚乳酸，并公開發明專利1篇。已完成固相縮聚法合成聚乳酸的工藝技術開發研究，已獲得高分子量（Mw為40多萬）的聚乳酸，為進一步放大實驗提供了良好的基礎。已能合成不同光學純度和不同分子量的聚L-乳酸和聚D-乳酸，開發的聚乳酸立體復合材料熔點≥210℃，熱變形溫度≥110℃。有自主知識產權；中國發明專利?項：CN1810878A ；CN101735429；CN101875765A。

聚乳酸（PLA）以其原料來源豐富、可再生的特點吸引了人們極大的關注，同時PLA具有良好的力學性能，能夠與傳統意義上的塑料一樣制成各種包裝材料、農用薄膜、家具器皿、家電、玩具、建材等。PLA類材料被使用后可以進行自然降解、堆肥和燃燒處理，最終產物只有水和二氧化碳，不會給環境帶來污染。但是PLA制品沖擊性能較差，因此進行PLA基木塑復合材料的研究，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基木塑復合材料。由于木粉分子中含有大量羥基基團，使木粉大分子鏈之間及其內部有強烈氫鍵作用，加之木粉結構上的各向異性共同導致了木粉整體結構上的不對稱性，木粉具有較強的表面化學極性，使木粉具有極強的吸水性；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烈，容易團聚，因此本研究的關鍵是用偶聯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，是以重要農業經濟作物（玉米 等）經過現代生物技術生產出乳酸產物為原料，再經過特殊的聚合反應過程生成的高分 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，而且應用特性更為優良，應用 面十分廣闊，涵蓋包裝材料、日用塑料制品、醫藥、人造骨骼、手術骨釘、手術縫合線、 紡織面料、農用地膜、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 略角度說石油是一種不可再生資源，據預測在未來 30~50 年間，世界上的石油就將消耗 殆盡，作為石化產品的塑料制品也將無法生產。因此，發達國家正在積極尋找新的替代 產品，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、無機材料、高分子材料之后的“第四類新材料”。 聚乳酸已成為當今世 界范圍的研究和開發熱點。 聚乳酸是一種低能耗產品，能耗比石油產品為原料生產的聚合物低 30~50%。預計在 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品。這就給聚乳酸帶來了千載難逢的市場機遇和巨大的消費潛 力。 聚乳酸的進一步開發可形成“玉米–L 乳酸–聚乳酸–共聚共混物–日常制品”一 條完整的產業鏈，有利于解決農業大國的糧食特別是玉米的出路問題，提高農副產品附 加值，提高農民收入，刺激、推動農業發展；產業鏈的形成有利于增加就業機會；同時 將大有利于節約石油資源，維護國家能源安全；改善生態環境，解決“白色污染”問題。 所以聚乳酸產業對我國經濟的發展具有重大的戰略意義。

聚乳酸（PLA）是第一個商業化的生物塑料。構成聚乳酸的碳100%來自可再生生物質資源。生產聚乳酸的現行工藝由兩段組成，首先從碳水化合物發酵制得乳酸，接著將乳酸脫水得到丙交酯（乳酸的二聚體）、丙交酯開環聚合得到聚乳酸（聚丙交酯）。乳酸發酵生產和丙交酯生產已經有成熟可靠的工藝。然而，現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聚物（分子量3到5萬），預聚物固化、粉碎進入螺桿機與擴鏈劑反應得到分子量10萬左右的聚乳酸樹脂。第二步的擴鏈反應，也可采取固態聚合工藝首先。整個聚合工藝耗時4-8小時，設備多、工藝復雜、能耗高、生產效率低。本項目開發了包括聚合方法、催化劑、聚合工藝、和反應加工裝置的較完整專利技術，已申請中國發明專利及其PCT國際專利3件，正在進入美國國家階段。形成了完全不同于國外技術的新一代反應加工生產聚乳酸技術。

本成果針對目前聚乳酸（PLA）存在的易燃和脆性等問題，采用合成反應型阻燃擴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型無鹵阻燃劑及復合納米技術，得到阻燃效果優異的阻燃聚乳酸。本成果開發的阻燃聚乳酸，相比于市面上普通的添加型阻燃劑，表現出對基體力學性能的影響小，阻燃效率高等特點。并通過復合增韌技術，使阻燃型聚乳酸具有良好的韌性。阻燃性能指標可達到LOI大于30，UL-94 V-0級。本成果采用的新技術使得聚乳酸附加值高，性能優異，可適于電子電器類產品等領域。因此，這種來源于生物質具有可完全降解的阻燃型聚乳酸是新一代生物基環境友好型功能塑料。 主要技術、指標： LOI > 30, UL-94 V-0;  HRR < 250 kW/m2 拉伸強度>50MPa；斷裂伸長率> 100%； 建設投產條件（投入資金情況、需要的廠房、使用配套設施狀況等）： 10000噸/年規模投資1800萬，廠房面積2000平方米。

本課題組研究開發了乳酸制丙交酯的新技術，可有效提高丙交酯的得率及純度，經聚合，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、或親水性或星型結構等改性聚乳酸產品。工藝路線：     應用范圍：屬可生物降解高分子。用于環境友好塑料產品的生產，不產生“白色污染”，且不受石油資源匱乏的影響。

利用可再生資源，經綠色化學反應（使用無毒原料、溶劑、催化劑、無污染物生成的定量化學反應）合成生態友好材料，是當今國際材料和環境化學家最重視的前沿研究領域之一，也是涉及到生態環境保護和發展循環經濟的重要研究領域。石油基塑料（以石油為始源物生產的塑料如：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、等）的大量生產及其在國民經濟及人類生活中的廣泛應用在推動人類文明進步和生活舒適便利的同時，也帶來了嚴重的環境污染問題。因此研發生物可降解的生態友好聚合

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（一步法）和通過丙交酯中間體開環聚合反應（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）的作用下開環聚合制備PLA，反應式如圖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。

聚乳酸被全球公認為21世紀最有發展前景的生物質塑料，它具有良好的生物降解性/相容性、力學性質、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，部分性能優于現有通用塑料；但其同時也存在著強度較低、脆性大、耐熱性差等不足，使得其應用僅局限于生產通用塑料、薄膜等領域，要想應用于條件較為苛刻的汽車、航空航天、建筑業等領域，必須對其進行改性以提高其耐熱性能和力學性能。本項目擬采用課題組多年來積累的研究成果，與相關企業展開合作，進行成果的轉化和產業化工作，最終形成具有市場潛力的系列化改性聚乳酸復合材料制備技術，例如天然纖維增強聚乳酸、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，通過這些技術制備的改性聚乳酸樹脂將具有更加優異和針對性的性能，主要用于生產聚乳酸纖維、薄膜、板材和容器等，可應用在生活快消品、農用地膜、飛機/汽車內飾用材料等領域。項目目標是通過深入研究，對部分尚不完善的技術環節進行最后的攻關，然后整合已有的技術與專利成果，并進一步放大實驗和標準化測試，形成一系列可直接產業化的系統化解決方案技術包，最終順利完成相關技術成果的產業化轉化工作。 本項目研究采用的原材料為可生物降解的聚乳酸，經過本團隊十多年的研發，目前已實現產業化。本項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技術，與授權專利等成果整合，進一步放大成系列化的產品技術，最終順利相關技術成果的產業化轉化工作。 項目中的大部分關鍵技術均已被攻克，目前需要做的是有目的的對所有技術進行梳理和整合，查漏補缺，對部分尚不完善的技術環節進行最后的攻關，從而形成完整的系統化的產品技術，并與相關授權專利進行整合，最后打包形成一系列可直接產業化的系統化解決方案技術包。目前70%的聚乳酸市場在對性能要求不太高的包裝行業中，隨著人們環保意識的增加，該市場容量會繼續增加，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、家電及電子產品行業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，但會持續增長。目前聚乳酸在全球市場的總容量預計為100億元，且有很好的成長潛力。本項目技術面對的正是高性能、高附加值的潛在市場，其產業化預期會有良好的經濟效益；項目產品在環境污染治理和防護方面的貢獻將會產生良好的社會效益。