聚乳酸下游应用、优势、产能及制备方法有哪些？

聚乳酸下游应用广泛，具有良好前景。

1、可降解塑料中聚乳酸具备优势，下游应用广泛

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，作为近些年出现的一种环保绿色 的新型生物基可降解材料，在纺织、塑料、包装、农用地膜、现代医药、3D 打印等新兴 应用领域具有广阔的应用前景，在医疗辅助器材、汽车配件、农林环保等领域也具有较 大的发展潜力。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。聚乳酸的原料来源于玉米、小麦等可再生植物资源。其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，且二氧化碳排放量与普通塑料相比可减少 60%，对环境不产生污染。

可生物降解塑料中生物基未来发展空间较大。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、 可生物降解或两者兼而有之的具有不同特性的创新型材料，主要有聚乳酸（PLA）、聚羟 基烷酸酯（PHA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、淀粉共混物（PSM）、生物基聚酰胺（PA）、 生物基聚对苯二甲酸-丙二醇酯（PTT）等。近年来随着改性及共混技术的发展，生物基 塑料凭借其原材料的可再生性、生产使用过程中的低碳排放，以及部分材料废弃后的可 生物降解性等优势，已在许多领域开始替代传统石油基塑料。

生物基中 PLA 综合性能具备优势。目前常见的可生物降解塑料主要有 PLA、PHA、 PBS、PBAT、PCL。其中，生物基可生物降解材料 PHA 由于技术难度高，工业化程度低等原因售价较高，暂不具备竞争力；PBS 树脂由于国内丁二酸产能较少导致成本较高， 优势也不明显。石油基中，PCL 的嫁点过低导致其耐热性较差，从而限制了其应用范围。 同时，PBS 和 PCL 的价格也是大幅高于 PLA，因此 PLA 是目前最具前景的可降解塑料 品种之一，在硬质材料领域占据绝对优势。对比 PLA 和 PBAT 材料，PLA 材料强度高， 耐热性好且具备较好的水汽阻隔性能，而 PBAT 材料则延伸率较高，两者优势互补，未 来的可降解市场是 PLA 和 PBAT 共存的时代。

PLA 的价格具备一定优势，需求作用下未来会稳定增长。PLA、PBAT 及 PBS 是 生物降解塑料产品的主要原材料，他们的价格主要受到 BDO、PTA 及玉米等未加工材料 价格波动的影响。自 2020 年以来，在政策的推动作用下，可生物降解塑料需求大幅提 升，加速了生物降解塑料市场的发展并推动了 PLA、PBAT 及 PBS 的需求，也使得生物 降解塑料制品的生产成本相较传统的不可生物降解塑料制品有所下降。2016 年至 2021 年，PLA、PBAT 以及 PBS 的平均价格分别由每吨 17,600 元，17,100 元以及 22,100 元大幅升至每吨 19,500 元，17,900 元以及 26,500 元。预计 2022 年之后的平均价格会 随着中国有更多产能释放而轻微下跌，但基于中国对 PLA、PBAT 及 PBS 的需求不断上 升，其后价格将会维持稳定增长。预测 2026 年 PLA、PBAT 以及 PBS 的平均价格有机 会到每吨人民币 22,400 元、20,100 元以及 29,500 元。、

2、聚乳酸供给仍有上升空间，国内企业正加快布局

PLA 产能主要集中于海外，国内企业正加快布局。全球可降解塑料企业中产能占比 较大的企业主要包括美国 NatureWorks 公司和科比恩与道达尔合资 Corbion-Purac 公司，分别拥有 15 万吨/年和 10 万吨/年的产能。其中，美国 NatureWorks 于 1997 年由美国 陶氏化学与 Cargill（嘉吉）合作成立，为全球最大的 PLA 生产企业，也是全球唯一产能 达到 15 万吨级的 PLA 生产商。NatureWorks 在 2021 年宣布在泰国建设年产 7.5 万吨 聚乳酸（PLA）的生产线。

与国外相比，中国的 PLA 发展起步较晚。直到 2020 年，我国大部分企业的 PLA 年 产能均在 5 万吨以下；且由于 PLA 制作中的丙交酯合成技术的高壁垒性，导致中国聚乳 酸（PLA）全产业链仍在建设中。目前，国内已完整掌握“两步法”工艺并已实现稳定量产 的企业主要为海正生材、丰原生物，中粮科技和金发科技；而金丹科技已攻克关键技术 瓶颈，目前可以稳定生产出质量合格的丙交酯产品并具备大规模工业化扩产条件，2022 年将年产 1 万吨的聚乳酸生物降解新材料项目扩产至年产 7.5 万吨。据不完全统计，目 前全球 PLA 产能为 53.05 万吨，未来新增产能规划超 341 万吨。

但是，聚乳酸的生产在我国目前仍属起步发展阶段，我国 PLA 产能依然有限。随着 近几年国内技术不断完善，整体来看聚乳酸仍处于积极向好的增长态势。这也意味着， 掌握着较大生产规模或是掌握了核心技术的企业更容易占据市场，获得竞争优势。

3、聚乳酸主要采用两步法工艺，中间体丙交酯技术壁垒高

中国的 PLA 供应受制于丙交酯提纯技术。PLA 制备有两种方法，分别是直接缩聚 法和丙交酯开环聚合法。工业上采用的主要是开环聚合法，产业链技术难点在于丙交醋 的合成和纯化。 直接缩聚法又称一步法，是指乳酸分子通过脱水缩聚反应制备 PLA 的过程。该方法 缺点在于反应体系处在缩聚和解聚的动态平衡，体系黏度的逐渐增大导致去除副产物水 的难度增加，进而影响 PLA 分子量的提高。同时，在高温高真空度的反应条件下，PLA 也会发生解聚、带色和消旋，降低产物性能。但是，一步法也有生产流程短、成本低的 优点。由于 PLA 分子量难以得到有效提升，产品机械性能差，限制了其工业应用。

两步法涉及丙交醋的合成和纯化，是产业链技术难点。丙交酯开环聚合法又称两步 法，是将乳酸先脱水生成低聚物，然后解聚生成丙交酯，再开环聚合制得 PLA 的过程。 丙交酯是合成聚乳酸的中间体，也叫乳酸的二聚物。工业上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——只有纯度高的丙交酯才能用于合成分子量 高、物理性能好的 PLA。两步法涉及丙交醋的提纯步骤，缺点在于其工艺过程复杂、成 本较高、技术壁垒也较高，是制约产能扩张的关键环节。但是可以通过控制丙交醋的纯 度及反应条件，实现生产高分子量及化学结构可控、力学性能较好的 PLA，比较适用于 规模性工业化生产。因此是目前工业上应用最多的方法。