聚乳酸（以下简称PLA），作为最具商业潜力的生物降解材料，被誉为“降解塑料之王”。据欧洲生物塑料协会的最新数据，2022年全球PLA产能已占据生物基可降解塑料总产能的40.2%，并预计至2027年将跃升至67.1%，产能有望从45.9万吨激增至238.4万吨，成为名副其实的行业领军者。

聚乳酸概览与卓越优势：

聚乳酸，又称聚丙交酯，是以乳酸为主要原料通过聚合反应得到的一种聚酯类聚合物，是一种创新的生物降解材料。

作为一种热塑性脂肪族聚酯，PLA因其乳酸分子中的手性碳原子和两个光学异构体而具有多样性，可分为聚左旋乳酸(PLLA)、聚右旋乳酸(PDLA)和聚消旋乳酸(PDLLA)。其中，PLLA为部分结晶性聚合物，质地坚硬；而PDLLA则因分子链中异构体的无序排列而呈现非晶形透明状态。

PLA展现出优异的热稳定性，加工温度范围在170～230℃之间。它不仅具备良好的抗溶剂性，还适用于多种加工方式，如挤压、纺丝、双轴拉伸、注射和吹塑等。PLA制品不仅可生物降解，还兼具出色的机械性能、生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性。

尤为值得一提的是，PLA在焚化时燃烧热值与纸张相当，仅为传统塑料（如聚乙烯）的一半，且不会释放有毒气体，如氮化物和硫化物，其安全性得到了充分验证。

聚乳酸的制备工艺：

直接缩聚法（一步法）：此方法通过乳酸单体的直接缩合反应合成低聚物，随后在催化剂的作用下进一步聚合成高分子量的PLA。

二步法：首先将乳酸转化为环状二聚体丙交酯，再通过开环缩聚反应合成PLA。此技术成熟稳定，涉及微生物发酵、精制、脱水低聚、高温裂解和聚合等多个步骤。

反应挤出制备高分子量PLA：结合间歇式搅拌反应器和双螺杆挤出机，进行连续的熔融聚合实验，可制得分子量高达15万的PLA。此方法利用双螺杆挤出机将低摩尔质量的乳酸预聚物进一步缩聚，从而制备出较高摩尔质量的PLA。

聚乳酸的降解机制与全过程：

PLA的降解是一个复杂的系列过程，首先是在外界环境下碎裂成较小尺寸的形状（崩解和生物破碎），随后是解聚过程，即聚合物大分子被分解成较低分子量的低聚物、二聚体和单体。这些解聚产物被微生物作为碳源用于生产能源、生物量和各种代谢物。最后是矿化阶段，这些代谢物被完全氧化并转化为二氧化碳、氮气、甲烷、水和不同盐类。

优势：

生物基来源，原料可再生且广泛；可堆肥降解，具备良好的生物相容性；低碳足迹，生产能耗低；获得FDA食品接触安全认证；光泽度佳，热封及印刷性能优越。

劣势：

与石油基聚合物相比，PLA的热稳定性较弱，脆性较大，需通过改性以提升性能；

目前生产成本较高，价格相较于传统塑料偏高；全球现有产能有待提升。

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