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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)一步放大實驗提供了良好的基礎(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≥210℃，熱變形溫度≥110℃。有自主知識產(chǎn)權(quán)；中國發(fā)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(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。 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。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

本發(fā)明公開的高耐熱高強(qiáng)度的聚乳酸/無機(jī)纖維復(fù)合材料或制品是先將右旋聚乳酸或左旋聚乳酸接枝到無機(jī)纖維表面，然后通過熔融混合使其與左旋聚乳酸或右旋聚乳酸基體分子鏈在界面區(qū)的立構(gòu)復(fù)合來獲得了結(jié)晶度為45.5-48.7％，無機(jī)纖維的含量為0.2-5.0wt％，拉伸強(qiáng)度為49.3-55.8MPa，耐熱溫度為138.4-150.2℃的聚乳酸/無機(jī)纖維復(fù)合材料或制品。由于本發(fā)明方法利用了聚乳酸具有手性分子的特性，使接枝于無機(jī)纖維表面的右旋聚乳酸或左旋聚乳酸，與左旋聚乳酸或右旋聚乳酸基體在界面區(qū)形成的立構(gòu)復(fù)合晶體來同步實現(xiàn)界面增強(qiáng)以及對基體的高效成核作用，因而該方法不僅構(gòu)思巧妙，且也為開發(fā)高耐熱高強(qiáng)度的聚乳酸復(fù)合材料或制品尋求到了一種有效而簡單的途徑。

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。