聚乳酸
單個(gè)的乳酸分子中有一個(gè)羥基和一個(gè)羧基,多個(gè)乳酸分子在一起,-OH與別的分子的-COOH脫水縮合,-COOH與別的分子的-OH脫水縮合,就這樣,它們受拉手形成了聚合物,叫做聚乳酸.
聚乳酸也稱為聚丙交酯，屬于聚酯家族。聚乳酸是以乳酸為主要原料聚合得到的聚合物，原料來(lái)源充分而且可以再生。聚乳酸的生產(chǎn)過(guò)程無(wú)污染，而且產(chǎn)品可以生物降解，實(shí)現(xiàn)在自然界中的循環(huán)，因此是理想的綠色高分子材料。
聚乳酸的熱穩(wěn)定性好，加工溫度170～230℃，有好的抗溶劑性，可用多種方式進(jìn)行加工，如擠壓、紡絲、雙軸拉伸，注射吹塑。由聚乳酸制成的產(chǎn)品除能生物降解外，生物相容性、光澤度、透明性、手感和耐熱性好，還具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性，因此用途十分廣泛，可用作包裝材料、纖維和非織造物等，目前主要用于服裝(內(nèi)衣、外衣)、產(chǎn)業(yè)(建筑、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、造紙)和醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域。
一、聚乳酸的優(yōu)點(diǎn)
聚乳酸的優(yōu)點(diǎn)主要有以下幾方面：
（1）生物可降解性良好。聚乳酸使用后能被自然界中微生物完全降解，最終生成二氧化碳和水，不污染環(huán)境，對(duì)保護(hù)環(huán)境非常有利。
（2）機(jī)械性能及物理性能良好。聚乳酸適用于吹塑、熱塑等各種加工方法，加工方便，應(yīng)用十分廣泛?？捎糜诩庸墓I(yè)到民用的各種塑料制品、包裝食品、快餐飯盒、無(wú)紡布、工業(yè)及民用布。進(jìn)而加工成農(nóng)用織物、保健織物、抹布、衛(wèi)生用品、室外防紫外線織物、帳篷布、地墊面等等，市場(chǎng)前景十分看好。
（3）相容性與可降解性良好。聚乳酸在醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用也非常廣泛，如可生產(chǎn)一次性輸液用具、免拆型手術(shù)縫合線等，低分子聚乳酸作藥物緩釋包裝劑等。
二、聚乳酸的制備方法
聚乳酸生產(chǎn)是以乳酸為原料，傳統(tǒng)的乳酸發(fā)酵大多用淀粉質(zhì)原料，目前美、法、日等國(guó)、家已開(kāi)發(fā)利用農(nóng)副產(chǎn)品為原料發(fā)酵生產(chǎn)乳酸，進(jìn)而生產(chǎn)聚乳酸。
由乳酸制聚乳酸生產(chǎn)工藝有：（1）直接縮聚法，在真空下使用溶劑使脫水縮聚。（2）非溶劑法，使乳酸生成環(huán)狀二聚體丙交酯，在開(kāi)環(huán)縮聚成聚乳酸。
美國(guó)LLC公司生產(chǎn)聚乳酸工藝為：玉米淀粉經(jīng)水解為葡萄糖，再用乳酸桿菌厭氧發(fā)酵，發(fā)酵過(guò)程用液堿中和生成乳酸，發(fā)酵液經(jīng)凈化后，用電滲析工藝，制成純度達(dá)99.5%的L-乳酸。
美國(guó)一家研究所則是將制乳酪后的廢棄土豆轉(zhuǎn)化為葡萄糖糖漿，再用細(xì)菌發(fā)酵成含乳酸酵液，經(jīng)電滲析分離、加熱使水分蒸發(fā)，得到可制薄膜與涂層的聚乳酸，可作保鮮袋及代替有聚乙烯和防水蠟的包裝材料。
法國(guó)埃爾斯坦糖廠與一所大學(xué)研制出用甜菜為原料，先分解成單糖，發(fā)酵生產(chǎn)乳酸，再用化學(xué)方法將乳酸聚合為聚乳酸，也可利用工業(yè)制糖工序的下腳料貧糖液來(lái)生產(chǎn)聚乳酸，生產(chǎn)成本低。
日本鐘紡公司以玉米為原料發(fā)酵生產(chǎn)聚乳酸，利用聚乳酸制成生物降解性發(fā)泡材料。其過(guò)程是在聚乳酸中混入一種特殊添加劑，對(duì)其分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制，使之變?yōu)橐装l(fā)泡的微粒，再加入用碳水化合物制成有機(jī)化合物發(fā)泡劑，在成型機(jī)中成型、經(jīng)高壓水蒸氣加熱成發(fā)泡材料。該材料的強(qiáng)度壓縮應(yīng)力、緩沖性、耐藥性等聚苯乙烯塑料相同，經(jīng)焚燒后不污染環(huán)境，還可肥出。
三、聚乳酸制備的最新專利公開(kāi)
BRUSSELS BIOTECH (BE)2004年2月13日公開(kāi)的世界專利WO2004014889，報(bào)道了聚乳酸的制備，其獨(dú)立權(quán)項(xiàng)包括如下內(nèi)容：（1）按以下方法制備乳酸：(a)蒸發(fā)乳酸或乳酸衍生物溶液制備分子量為400-2000、總?cè)樗岬葍r(jià)酸度119-124.5%、光學(xué)純度相當(dāng)于90-100%L-聚乳酸的低聚體；（b）將低聚體和解聚催化劑加入到解聚反應(yīng)器，制備得到一富含乳酸的氣相和富含低聚體的液相；(c)冷凝氣相得到液態(tài)粗乳酸；（d）將粗乳酸抽取結(jié)晶；(e)分離和排出晶體得到一富含乳酸晶體的濕餅；(f)干燥濕餅，得到預(yù)純化乳酸；和(g)結(jié)晶預(yù)純化乳酸得到殘留酸度低于10meq/kg、水含量低于200ppm和meso-乳酸含量低于1%的純化乳酸；（2）聚合以上得到的乳酸制得聚乳酸。
BOTELHO T 等2004年公開(kāi)的專利 WO2004057008-A1，報(bào)道了一種可用于糖果包裝材料的聚乳酸的制備方法，主要是通過(guò)發(fā)酵法得到，其實(shí)施例報(bào)道的具體方法為：將培養(yǎng)液（451）（包括乳清，牛奶蛋白和其它營(yíng)養(yǎng)成分如無(wú)機(jī)鹽和半光胺酸）加熱到70℃并保持45分鐘，再冷卻到45℃。加入乳酸菌helveticus (9克)和Flavourzyme(RTM)(A) (26.5克)。批式發(fā)酵9小時(shí)，補(bǔ)加含乳清、乳糖和Flavourzyme (RTM)的新鮮肉湯。用氨氣調(diào)節(jié)pH為5.75，生物密度控制于7-8%，發(fā)酵過(guò)程中連續(xù)通氣，通氣量為1升/分鐘。在34天的發(fā)酵期內(nèi)稀釋率為0.15-0.3/小時(shí)。流出液中的乳酸鹽為4%，稀釋速度為0.3/小時(shí)下產(chǎn)率為12克/升.小時(shí)。乳酸流出液采用離子交換樹(shù)脂和螯合劑分離，再經(jīng)過(guò)兩次連續(xù)電滲析，回收率為85-90%。
HANZSCH BERND等2003年8月21日公開(kāi)的美國(guó)專利US2003158360，報(bào)道了一種聚乳酸的制備方法，步驟如下：發(fā)酵淀粉類農(nóng)產(chǎn)品得到乳酸，通過(guò)超濾，納米濾和/或電滲析超純化乳酸，濃縮乳酸，制備預(yù)聚物，環(huán)化解聚為雙乳酸，純化雙乳酸，開(kāi)環(huán)雙乳酸聚合物和脫單體化聚乳酸得到。
SHIMADZU CORP 2002年10月15日公開(kāi)的JP2002300898，報(bào)道了一種生產(chǎn)乳酸和聚乳酸的方法。具體方法為：（1）利用乳酸銨合成乳酸酯；（2）在除丁基錫外的催化劑存在下，縮聚乳酸酯，合成平均分子量小于15000mol.wt聚乳酸（乳酸預(yù)聚體）；（3）解聚聚乳酸得到乳酸；該方法進(jìn)一步包括開(kāi)環(huán)乳酸聚合物制備聚乳酸。
SHIMADZU CORP、OHARA H、TOYOTA JIDOSHA KK、ITO M和SAWA S 2002年8月8日公開(kāi)的專利 WO200260891-A ，報(bào)道了用于生產(chǎn)生物可降解塑料的乳酸和聚乳酸的制備方法，該專利的實(shí)施例之一報(bào)道的方法如下：發(fā)酵得到的L-乳酸銨在90-100℃下與乙醇反應(yīng)，分離、收集乙醇；120℃下脫去反應(yīng)中的水；通過(guò)蒸餾提純得到的乳酸乙酯，在辛基錫存在下于160℃縮聚乳酸乙酯，并脫去乙醇。將得到的反應(yīng)液于200℃下蒸餾得到乳酸，產(chǎn)率為99.2%。在辛基錫存在下聚合乳酸制得乳酸?！ATL INST OF ADVANCED INDUSTRIAL SCIENCE TECHNOLOGY METI、 KONAN KAKO KK和 TOKIWA YUTAKA2001年8月21日公開(kāi)的日本專利JP2001224392，報(bào)道了采用水解酶代替有機(jī)金屬催化劑制備聚乳酸。
