聚乳酸行业的发展概况
编辑：卢象升 来源：思瀚产业研究院 金丹科技    2023-03-08

①聚乳酸行业的发展历程

聚乳酸的研究和开发最早可追溯至 20 世纪 30 年代，作为当时美国最大的工业公司——杜邦公司的雇员，卡罗瑟斯博士利用乙二醇和癸二酸缩合制取了一种可以抽丝的聚酯。这种聚酯具有易溶于水、熔点低（<100 摄氏度）、易溶解在有机溶剂中等特点，但在当时看来是一种失败的合成纤维。

因此卡罗瑟斯博士随后放弃了对该聚酯的进一步研究，转而向高熔点聚合物的研究，并于 1953 年合成聚酰胺 66，因此诞生了世界上第一种合成纤维尼龙。随后，1940 年英国的温菲尔德在卡罗瑟斯博士研究的基础上，改用芳香族羧酸与二元醇进行缩聚反应，并成功合成了聚酯纤维——涤纶。

20 世纪三四十年代，费拉开昂系统性的探索了通过本体或者溶液聚合、利用乳酸自酯化反应直接获得聚乳酸的方法，但存在一系列关键技术问题未解决，比如反应中产生的水的脱除、聚合物产量低等。随后，在 1954 年，杜邦公司采用了先环化丙交酯除去副产物水，然后由丙交酯开环聚合的二步法，获得高分子量的聚乳酸，即目前世界上使用较多的“二步法”。

在我国，聚乳酸产业起步时间相对较晚，直到 2005 年，中国中粮集团成立聚乳酸项目。目前我国对聚乳酸的研究和开发尚处于初步发展阶段，而国外多家公司长期致力于这一领域的研究和生产，丙交酯开环聚合法合成聚乳酸的技术较为领先。

资料来源：根据相关公司网站及网络资料整理

2021 年聚乳酸行业迎来拐点，国内企业开始弯道超车。根据数据统计，截至 2020 年美国 Natureworks 和荷兰 TCP 公司合计拥有全球聚乳酸产能 73%。国内聚乳酸的应用起量主要受限塑令政策推动，国内 PLA 企业发展迅速，技术瓶颈突破后已开始大规模扩产。截至 2021 年末，我国聚乳酸产能市场份额已从 20年 7%跃至 37%，国产企业加速崛起。

资料来源：根据公司网站及公开资料整理

②聚乳酸的特性和生产方式

聚乳酸系乳酸单体经脱水缩聚所形成的高分子聚合物，是一种典型的合成类可完全生物降解材料，由于其具有可靠的生物安全性、生物可降解性、环境友好性、良好的力学性能及易于加工成形等优点，在生物医用高分子、纺织行业、农用地膜和包装等行业具有广阔的应用前景。

聚乳酸的自降解以水解为主要形式，通常不需要特殊水解酶，降解产物可参加体内循环，最终以二氧化碳和水的形式排出体外，对环境不产生污染。聚乳酸属脂肪族热塑性高分子材料，其力学性能主要受其结晶度的影响，和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚苯乙烯（PS）等性能相当，可有效替代石油基高分子材料。聚乳酸具有良好的加工性能，可采用注塑、热塑、挤出成型、吹膜成型、发泡成型等方式加工。

由乳酸单体聚合生产聚乳酸的技术经过数十年发展，目前其工业化生产技术已经日益成熟。聚乳酸的生产方法可分为以乳酸单体直接脱水缩聚的一步法，以及先将乳酸脱水生成丙交酯、再开环聚合制得聚乳酸的二步法。目前世界上生产高品质大分子量聚乳酸均采用两步法。

聚乳酸（PLA）属于生物基塑料中的一种，根据欧洲生物塑料协会（EuropeanBioplastics）定义，生物基塑料是一类生物基、生物可降解或两者兼而有之的具有不同特性的创新型材料，包括聚乳酸（PLA）、聚羟基烷酸酯（PHA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、淀粉共混物（PSM），生物基聚乙烯（PE）、生物基聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、生物基聚酰胺（PA）、生物基聚对苯二甲酸-丙二醇酯（PTT），聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯（PBAT）、聚己内酯（PCL）。上述生物基塑料按原材料是否为生物基材料，是否生物可降解两个维度，可划分如下：

数据来源：欧洲生物塑料协会（European Bioplastics）。

近些年，随着改性及共混技术的发展，生物基塑料在硬度、力学强度、耐热性、透明度等性能指标方面已接近传统石油基塑料，同时由于生物基塑料凭借原材料的可再生性、生产使用过程中的低碳排放，以及部分材料废弃后的生物可降解性等优势，已在许多领域开始替代传统石油基塑料。

数据来源：欧洲生物塑料协会（European Bioplastics）。