导语
可降解塑料系列专题①中，初步介绍了可降解的定义、分类和几个门类。接下来将将会逐步对各降解塑料进行系列报告。本文将重点介绍PLA（聚乳酸）的生产工艺，特性和国内外供应情况。
一、PLA的合成方法
1.直接缩聚法（也称一步法）
聚乳酸的直接聚合是一个典型的缩聚反应，反应体系中存在着游离乳酸、水、聚酯和丙交酯的平衡反应，其聚合方程式如下：
接聚合法的优点是：
（1）产率高，能得到接近理论产率的聚乳酸。
（2）以成品乳酸为起点的流程简短，工艺简单，合成的聚乳酸不含催化剂。成本较间接缩聚法低。
缺点是：
（1）原料乳酸中不挥发性的杂质最终都留在聚乳酸成品中，因此只能使用纯净的乳酸为原料。乳酸发酵过程中涉及的糖类及蛋白质等都必须除去。
纯净的乳酸至少外观必须水白，否则在长时间加热聚合过程中颜色将进一步变深。如果是作为医学材料或食品包装的聚乳酸，还要求原料乳酸中有害金属离子不超标。因此提纯乳酸的流程可能比较长。
（2）所得聚乳酸的分子量仍处于可用范围的中下限，还不能制得高分子量的聚乳酸（如可降解的手术缝线用）。无法满足生物材料所需的机械强度及强度保持时间。限制了其应用领域。
由直接法合成聚乳酸相对分子质量不高的主要原因在于脱水缩聚过程是个可逆反应，水分的脱除是整个工艺的关键因素，在反应进行到一定程度后，体系中微量的水分都可能导致缩聚反应的终止，从而影响最终产物的相对分子质量。直接缩聚法制备聚乳酸的研究目前较少，仍存在技术壁垒，反应条件十分苛刻，工艺要求高。
结论是：目前该工艺仍在研究中，没有工业化生产。
2.间接缩聚法（即丙交酯开环聚合法，也称为两步法）
制备高相对分子质量的聚乳酸主要是通过间接聚合法。
乳酸先在一定条件下脱水聚合成低分子量的乳酸低聚物，然后在较高温度下裂解生成中间体—丙交酯，丙交酯经过重结晶提纯后然后在引发剂的作用下开环聚合成聚乳酸，其反应过程如下：
一直以来，人们比较关注的还是丙交酯的开环聚合，这种方法较易实现，且可制得相对分子质量高达70-100万的聚乳酸。
但采取间接法时，得到的粗丙交酯还需进行提纯精制，因为粗丙交酯中仍含有水、乳酸、乳酸低聚物等杂质，不符合聚乳酸合成原料纯度要求。丙交酯必须提纯才能聚合得到高分子量的产品，这也是造成间接法价格较高的主要原因。
间接聚合法的优点：
（1）可得到高分子量的聚乳酸。
（2）可使用纯度不高的乳酸为原料，甚至可用下脚料、废料，这是因为挥发性的丙交酯可与非挥发性杂质（蛋白质、多糖）分离。在用重结晶或蒸馏法提纯内交酯时还可进一步去除杂质。
间接聚合法的缺点是丙交酯必须提纯才能聚合得到高分子量的产品。
从上面的分析来看，丙交酯的纯度和产率会直接影响聚乳酸的质量和生产成本，国内部分厂家已经掌握丙交酯的制备技术，但在纯度和量产上还需要进一步的攻克难关。
结论：丙交酯作为两步法合成PLA 的中间体，其工业化合成技术被国外企业垄断,成为国内PLA产业发展的卡脖子技术，国内也有生产，但技术仍有待改进。国内量产企业少PLA 生产采用的主要是开环聚合法，产业链技术难点在于丙交酯的合成和纯化。
二、国外及国内的供应情况
从工艺中，能看到丙交酯是生产聚乳酸(PLA)的中间体，拥有极高的技术壁垒，据资料显示，目前全球仅有荷兰Corbion-Purac、美国NatureWorks、安徽丰原集团、中国浙江海正等少数企业掌握丙交酯生产技术。
表1 2020年世界PLA企业产能（除中国外）
单位：万吨
表2国内生产企业情况一览
单位：万吨
表3拟进入PLA行业企业概况
单位：万吨
再加上表2中已产企业的待投产，预计十四五期间将有351万吨待投产。据了解也有部分企业已在前期调研中，暂未公布其投产计划。
第一部分我们探讨过，由于查询在技术瓶颈，丙交酯纯度不高，技术打通需要时间，预计待投产企业能否顺利如期投产仍需要持续关注。
进出口方面，2020年我国PLA（税则号：39077000）进口量为2.57万吨，出口不足3000吨。主要从泰国和美国进口PLA，因全球最大的PLA生产商——美国Nature Works公司和荷兰Total Corbion公司的主要产能分布于美国和泰国。
三、PLA需求情况及应用领域。
据调研显示，2020年国内PLA消费量约24万吨，2015-2020国内PLA消费量年均增长率为34.2%。
PLA的应用领域
1、生物医学领域
目前已在骨外科、胸外科、颌面外科、肿瘤的靶向治疗等领域进行了广泛的基础研究和临床应用。
2、食品包装材料
聚乳酸与聚乙烯(Polyethylene，PE)、聚氯乙烯(Polyvinyl chloride，PVC)、聚丙烯(Polypropylene，PP)等材料相比，具有良好的生物可降解性、优良的抑菌和抗霉特性。
3、工业和农业领域
PLA的可塑性、耐热性和物理加工性能良好，可以将其加工成农用地膜，用来弥补传统地膜易碎且不可降解的缺陷，还可以将其加工成汽车行业的配件工程材料、建筑用绳索、农药化肥缓释材料等。
未来发展前景向好，根据2019年11月25日国家工信部发布《重点新材料首批次应用示范指导目录》（2019年版），其中第99条把聚乳酸列入重点新材料指导目录。
结论：国内PLA 市场分散度较高，伴随新限塑令政策颁布，可降解塑料替代越来越火热。除了已有的在此行业深耕的生产企业外，一些玉米深加工企业和生物化工企业开始投资进入 PLA产业，但由于技术原因，PLA产业在我国仍处于起步阶段，已建并投产的生产线并不多，且多数规模较小。其中核心中间体丙交酯基本依赖进口，受制于人，特别是当泰国 Total Corbion 工厂生产的丙交酯全部用作自用，不再出口后，丙交酯的全球供给压缩，市场供应偏紧，制约我国下游 PLA 产业发展。在这种情况下，丙交酯的进口替代成为国内 PLA 企业迫切需要解决的问题，市场空间巨大。
