近年來,隨著全球環保政策的陸續出台,生物基可生物降解塑料在全球的應用和發展得到了極大的拓展,促進了可生物降解塑料的產能增長,尤其是聚乳酸產能的增長,而聚乳酸行業技術發展主要面臨三個方面的突破。
(1)高光學純度
光學純度指標由具有兩種同分異構體的乳酸的手性分子特性得出。光學純度對聚乳酸的熔點和結晶速率等關鍵指標有重要影響,直接影響產品的收率、生產成本和應用範圍。聚乳酸的光學純度主要由丙交酯的光學純度決定,但在“乳酸-丙交酯”的脫水酯化和環化過程中,隨著反應時間和溫度的增加,會出現乳酸分子消旋化現象,從而降低丙交酯的光學純度。為了實現對產品指標的精確控制,確保產品質量的穩定性,通常將不同光學純度的丙交酯與高光學純度丙交酯進行混合聚合,以控制聚乳酸光學純度。因此,高光學純度不僅可以反映在“乳酸-丙交酯”部分的製造工藝水平,也是聚乳酸行業技術發展的重要追求方向之一。
(2)分子量分佈
作為高分子材料,其分子量分佈會影響聚乳酸的加工工藝和產品性能。一般採用 PDI 指數(重均分子量 Mw/數均分子量 Mn)來衡量材料相對期望分子量分佈的離散程度,PDI 越低,聚乳酸的分子量分佈越接近期望分子量,聚乳酸產品的抗老化性能和綜合性能越好。因此,低 PDI 也能反映聚乳酸生產企業在聚合過程中的製造技術水平,是聚乳酸產業技術發展的重要追求方向之一。
(3)複合改性升級
在塑料行業中,材料的複合改性可以使材料突破其固有的化學和物理性能的局限,充分挖掘其發展潛力。由於聚乳酸的發展方向是替代傳統塑料,隨著近年來聚乳酸材料的普及,聚乳酸的複合改性已成為行業技術發展的趨勢之一。聚乳酸複合改性的主要方法分為物理改性和化學改性。物理改性主要涉及將聚乳酸與其他材料共混,這種改性方法具有較低的生產成本和較高的效率,是目前最主流的改性方法。化學改性方法是通過共聚、接枝、高分子化學反應等方法對聚乳酸進行改性,這種方法有一定的技術門檻,對生產設備和生產研發人員要求較高,因此還未成為主流的改性方法。化學改性方法可以極大地改變材料的固有特性,也是該行業未來技術發展的主要方向之一。
技術進步推動行業進一步發展。過去十餘年,乳酸行業的生產、提純技術越來越成熟,其中乳酸的發酵工藝和分離技術的成熟有效提高了製備乳酸的效率和乳酸的純度,同時降低了生產成本。而在聚乳酸領域的技術成熟一方面降低了聚乳酸的生產成本,推動了聚乳酸實現工業化生產;另一方面,通過聚乳酸與其他材料進行共混改性,成功的提升了聚乳酸材料的性能,使其力學強度、耐熱性、韌性等性能得到提升,增強了對傳統石油基塑料材料的替代性。行業技術的日益成熟,提升了乳酸及聚乳酸的產品質量、性能,降低了產品成本,拓展了應用領域,促進了食品、醫葯、快遞包裝、餐飲飯盒、農用地膜等行業對相應產品的需求,為行業的進一步發展奠定了良好的基礎。
得益於政府部門環保立法對一次性塑料製品使用的限制或禁止,以及對生物經濟的政策支持,同時隨著人們環保意識的日益增強,消費者和用戶對可持續產品需求的不斷增加,以及生物塑料行業不斷努力開發具有更好替代性的創新材料,預計包括聚乳酸在內的全球生物基塑料產業將進入快速發展期。
來源:金丹科技,中商情報網