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行业领域

新材料产业,制造业

需求背景

聚乳酸的合成主要有两种途径：乳酸单体直接缩聚，以及丙交酯（乳酸的环状二酯）的开环聚合。由于乳酸直接缩聚的反应后期体系黏度会急剧上升，所以难以得到高分子量的聚乳酸，故在实际生产中主要采取第二种途径。根据丙交酯中手性碳的构型，可将其分为左旋丙交酯（Ｌ－ｌａｃｔｉｄｅ）、右旋丙交酯（Ｄ－ｌａｃｔｉｄｅ）、外消旋丙交酯（Ｄ，Ｌ－ｌａｃｔｉｄｅ）以及内消旋丙交酯（ｍｅｓｏｌａｃｔｉｄｅ。由Ｌ－和Ｄ－丙交酯聚合而成的聚乳酸分别称为聚（Ｌ－乳酸）［ｐｏｌｙ（Ｌ－ｌａｃｔｉｄｅ），ＰＬＬＡ］和聚（Ｄ－乳酸）［ｐｏｌｙ（Ｄ－ｌａｃｔｉｄｅ），ＰＤＬＡ］；由两种对映异构体的随机序列组成的外消旋高分子则称为聚（Ｄ，Ｌ－乳酸）（ＰＤＬＬＡ）。

尽管聚乳酸是目前产量最大的可生物降解高分子，但仍有一些不足之处：（１）韧性较差，断裂伸长率小于１０％；（２）由于聚合物中含有大量的酯基，表面疏水性强，影响了它的生物相容性以及与细胞的亲和能力；（３）聚乳酸通过骨架酯基的水解而降解，其降解速率取决于聚乳酸的结晶度、分子量、分子量分布、形貌等，通常在自然条件下降解速度较慢，降解周期也难以控制。因此，对聚乳酸的改性可以提高其各方面的性能，满足不同的需求，具有显著的研究价值。

对聚乳酸的化学改性有两种途径：直接对聚乳酸进行化学修饰，以及通过改性的单体进行聚合。由于聚乳酸主链及侧链上缺少可以反应的活性位点，直接对其进行修饰较为困难。因此，对聚乳酸的修饰及官能化往往需要从丙交酯的修饰入手，进而通过开环聚合得到“类聚乳酸”高分子。“类聚乳酸”高分子不仅可以保留聚乳酸的可生物降解性和生物相容性，同时又可以表现出某些优于聚乳酸的特性，在提升材料性能的同时，提供了合成功能性生物基高分子的途径.

需解决的主要技术难题

目前绝大部分研究都只停留在小试阶段，无法大规模产业化。由于聚乳酸合成的两步均为可逆反应丙交酯在合成过程中难以控制；齐聚物解聚生成丙交酯，该步由于温度高，反应后期体系粘稠而丙交酯不易蒸出、易氧化炭化变色、热分解过程中常生成副产物等；要获得高纯度的丙交酯，需对粗品进行精制。在精制过程中，由于水解、溶剂的影响，使得丙交酯的收率更低。阳离子和阴离子催化剂由于存在着大量的副反应,使聚合物的分子量分布过宽,不适于制备高分子量的聚合物。而配位催化剂制备的聚酯具有分子量高、分子量分布窄和副反应少等特点，但配位催化剂残留在聚合物中的金属离子不可能完全除去，影响产品质量。提高丙交酯聚乳酸的产品收率，同时改进工艺，减少配位催化剂中金属离子的残留。

期望实现的主要技术目标

获得聚乳酸的分子量大且范围较窄，金属离子残留再PPm级以下。

处理进度