②由乳酸直接缩聚法
该法具有反应成本低、聚合工艺简单、不使用有毒催化剂等优点。但是由于直接缩聚存在之二乳酸、水、聚酯及丙交酯的平衡，不易得到高分子量的聚合物。
聚乳酸来源于植物资源，可完全生物降解，但是结晶速度很慢，成型制品的收缩率大以及加工热稳定性差等缺点限制了其作为工程塑料的应用，这就需要对聚乳酸进行增强改性。本文主要研究天然植物纤维增强聚乳酸的制备，天然植物纤维增强高分子能提高材料的强度和硬度。从节约资源和保护环境的角度考虑，大多数天然植物纤维添加以后，材料的拉伸强度和热变形温度等都得到不同程度的提高，其中对PLA增强效果最显著的是洋麻纤维。洋麻是自然界吸收C O2水平最高的一种植物，其生长速度非常快，光合作用的速度是普通植物的3~9倍，具有卓越的固碳作用，1t洋麻能够吸收1.5tCO2，因此普遍认为它具有极高的防止地球温室效应的功能。现在，从澳大利亚开始，世界各地都在种植洋麻，它除了用作造纸和饲料原料外，其他用途都还没有很好的开发，价格便宜，在经过试验提高聚乳酸刚性和耐热性等的前提下，同时有利于降低聚乳酸塑料成本。
3.环境及经济可行性评价
“绿色包装材料“是在1987年联合国与发展委员会的《我们共同
6
的未来》的报告中首次提出的概念，1992年通过了《里约环境与发展宣言》在世界范围内开始掀起了一个以保护生态环境为核心的绿色浪潮。对于我国加入WTO后，发展“绿色包装工程”是迎接世界经济全球化，冲破国际绿色贸易壁垒和促进可持续发展战略实施的必然选择。我国是一个出口大国，同时也是一个包装废弃物产生大国，所以我国包装行业从保护环境、节约能源、节约资源的角度出发，走可持续发展的道路已经成为必然的选择。
2004年12月我国修订了《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》，许多地方性法规如杭州，规定从2005年1月1日起禁止当地市场和商店使用不可降解塑料袋；2008北京奥运会，北京将借此机会重塑形象，其中三大主题是绿色奥运、科技奥运和人文奥运；2010上海世博会已经开始长期规划，政府将支持十五攻关L-乳酸和聚乳酸（特别是“一步法”聚乳酸）项目、“863”计划农膜等的开发项目；国家中长期发展规划的初步确定在聚乳酸/生物降解塑料/生物质能领域投资11亿美元；同时国家发改委支持改性淀粉塑料企业，如天津丹海等。
以上是近年来我国对生物可降解材料相关法律法规，可以看出政府对此高度重视，以各种方式支持和推进生物降解塑料，并出台了多项优惠政策如无息贷款、免征税收以及多项政府补贴等。 四、聚乳酸材料项目技术方案和设备方案 1.工艺流程及主要设备选型
PLA的结构就是乳酸单体的重复结构，乳酸的获取主要有两种途径，即化学合成和微生物发酵法。国外发酵法占70%，化学合成法占
7
30%,我国目前则全部采用发酵法。微生物发酵法制备乳酸可以用各种精制的、未精制的甚至废弃的糖类用作生产乳酸。目前已开发的连续细胞循环系统是一种有效提高乳酸产率的生物反应器，该反应器配有一个超滤单元的连续搅拌罐式反应器，可以利用葡萄糖生产出乳酸，浓度为35g/L,生产效率为75g/L·h，采用这一方法，估算DL乳酸生产的成本是1.2美元/kg。下表列出了实验原料。
名称 乳酸 金属锌粉 乳酸锌 乙酸乙酯 C6H10ZnO6·3H2O 分子式 C3H6O3 Zn 分子量 90 65 297 74 85 密度 g/ml 1.2060 7.14 — — 1.326 沸点（熔纯度（含点）℃ 18 419.5 — — 39.8 AR 81.5% AR AR 量） 85% 生产厂家 形状 山东淄博乳浅黄色液体。无酸厂 气味，具有吸湿 性 国药集团化学试剂有限公司 上海君创生物科技有限公司 上海联试化工试剂有限公司 粉状 白色颗粒或结晶粉末、味甘甜、易溶于热水 无色透明液体，能刺激眼，皮肤 无色透明易挥发液体。具有类似醚的刺激性气味 C3H6O2 CH2Cl2 二氯甲烷 上海试剂厂 无水乙醚 无水乙醇 C4H10O C2H6O 74 46 0.7145 0.7893 -49 78.5无 AR AR 上海光铧科技有限公司 上海振兴化工厂 无色易挥发的流动液体 色透明，具有特殊香味的液体 用间歇式搅拌反应器和双螺旋挤出机组合,进行连续的熔融聚合实验,可获得由乳酸通过连续熔融缩聚制得的分子量达150000的聚乳 8
酸。利用双螺杆挤出机将低摩尔质量的乳酸预聚物在挤出机上进一步缩聚,制备出较高摩尔质量的聚乳酸。在反应温度为150℃、催化剂用量为0.5%、螺杆转速为75 r/min时可通过双螺杆反应挤出缩聚法快速有效地提高聚乳酸的摩尔质量,而且反应挤出产物分散系数减小,均匀性变好。通过DSC曲线的比较发现,通过反应挤出缩聚法制得的聚乳酸的结晶度有所降低,这对改善聚乳酸材料在使用过程中表现出较大的脆性是有益的。下图是PLA生产的主要工艺流程图。
NEC公司和UNITIKA公司已经联合将利用洋麻纤维改性PLA符合材料实现商品化，这种近乎100%由植物成分组成的复合材料于200年在NEC的手提电脑部件使用。该法制备的洋麻纤维含量为40%的洋麻纤维束增强PLA材料，其材料的各项力学性能均有显著提高，最突出的是弯曲强度提高了323.2%，冲击强度提高了774.4%，拉伸强度提高了622.5%，弯曲模提高了201.3%。 2.实验及设备的最佳工艺数据
对于乳酸除水，适宜采用低压蒸馏去水，温度不超过60℃，时间2h到3h，压强保持负压640mmHg左右。对于反应中除水，应采用通入N2排空。搅拌器搅拌逐步加热，待酯化反应至一定程度后，
9
加入活化后的分子筛进一步去水抽真空处理，升温减压控制温度逐步升高，控制温度保持在170℃左右，压强最后控制在100Pa左右，反应时间大约10h。催化剂使用二元复合催化剂（SnOct2和TSA）,结果所合成PLA分子量相对其他催化剂提高了28%，当SnOct2为乳酸单体的质量分数0.4%、TSA为0.3%时，产物的分子量达到最大值。 五、聚乳酸材料项目所在市场发展前景预测
有前可知，PLA最大的制造商是美国Nautureworks公司，其次是中国的海正，他们目前的产量分别是7万吨和5千吨。PLA有很多的应用，可以在挤出、注塑、拉膜、纺丝等多领域应用。
以下列举了2004年中国塑料价格。其中树脂有PET2004年上涨了40%以上，达到约10,000元/t；PVC约10,000元/t；PE根据等级不同在10,000-13,000元/t之间；PP约11,500元/t（1450美元/t）；PS约12,000元/t(1500美元/t)；热塑级PLA长期大宗定单约 14,000元/t(税前~11,000元/t出厂价)；纺粘级PLA长期大宗定单约 20,000元/t(税前~14,000元/t出厂价)。纤维有棉花纤维约1800美元/t (14000元/t)；粘胶纤维约2000美元/t (16000元/t )；PLA 纤维约4500美元/t (35000元/t )。如果免税在中国制造聚乳酸，热塑级聚乳酸价格与传统塑料相当。
而对于中国未来聚乳酸与降解塑料市场，一次性包装约150万吨/年，PP无纺布约30-60万吨/年，PE 地膜约100万吨/年，短保质期PET瓶子约1万吨/年，其它领域有一次性医用材料（输液管等）…聚乳酸及降解塑料的未来市场大小取决于其价格和性能（如更好的气
10