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聚乳酸是由生物发酵生产的乳酸经人工化学合成而得的聚合物，但仍保持着良好的生物相容性和生物可降解性，具有与聚酯相似的防渗透性，同时具有与聚苯乙烯相似的光泽度、清晰度和加工性，并提供了比聚烯烃更低温度的可热合性，可采用熔融加工技术，包括纺纱技术进行加工。因此聚乳酸可以被加工成各种包装用材料，农业、建筑业用的塑料型材、薄膜，以及化工、纺织业用的无纺布、聚酯纤维、医用材料等等。
适合的加工方式有：真空成型、射出成型、吹瓶、透明膜、贴合膜、保鲜膜、纸淋膜，融溶纺丝等。
聚乳酸（PLA）的原料主要为玉米等天然原料，降低了对石油资源的依赖，同时也间接降低了原油炼油等过程中所排放的氮氧化物及硫氧化物等污染气体的排放。为了摆脱对日趋枯竭的石油资源的依赖，大力开发环境友好的可生物降解的聚合物，替代石油基塑料产品，已成为当前研究开发的热点。根据我国可持续发展战略，以再生资源为原料，采用生物技术生产可生物降解的聚乳酸（PLA）市场潜力巨大。将粮食产品深加工，生产高附加值的产品是实现跨越式经济发展的重大举措。
国内聚乳酸市场分析：
我国是一个生产塑料树脂材料及消费大国，年生产各类塑料制品近1900多万吨。大力开发生产对环境友好的EDP塑料制品，势在必行，这有益于减少石油基塑料制品所带来的环境污染和对不可再生石油资源的依赖及消耗。目前，国内有多家企事业单位从事“聚乳酸〔PLA〕”聚酯材料的研究及应用工作，国家和省及部委也将PLA开发项目列入“九五”、“十五”、“863”、“973”、《火炬计划》、《星火计划》、“十一五”和《国家中长期科学科技发展规划》重点科研攻关项目。但是，目前国内PLA产业化步伐缓慢，产品经过多年的研发仅有浙江海正集团和上海同杰良生物技术有限公司等较有实力的企事业单位较有成效，江阴杲信也开发了粒子，纤维和无纺布等产品，PLA聚酯材料主要依赖国外进口，由于PLA原料进口价格比较昂贵，这也限制了PLA高分子材料在我国的应用和发展。
随着我国加入世贸组织，先进的生产技术和设备及新产品大量进入国内市场，这也促使国内一些企事业单位和集团公司及乳酸生产厂家着手建立PLA产业，以国内丰富的资源优势和科研院校的技术优势及人力资源优势与国外PLA产品抗衡，并使国内能顺利的形成以PLA产品为代表的消费市场，并且能够出口创汇。
经济学家及环保人士指出，在我国发展以高性能EDP材料作为治理环境污染措施之一，正在逐步取得政府的支持。国家已将EDP塑料列入国家优先发展高新技术产业重点领域（包装材料、农业应用材料、医用材料等），《中国21世纪议程》也将发展EDP塑料包装材料列入发展内容之一，生物质塑料正在推向市场、开拓市场，无论在农业用、包装用、日用、医用等领域都具有较大的市场潜力。
2005年中国塑料包装材料需求量将达到550万吨，按其中1/3为难以收集的一次性塑料包装材料和制品计算，其废弃物将达到180万吨；据农业部预测，2005年地膜覆盖面积将达1.7亿亩，所需地膜加上堆肥袋、育苗钵，农副产品保鲜膜、片、盒等需求量将达到120万吨；垃圾袋等一次性日用杂品、建筑用网、无纺布、医用卫生材料中一部分也是难以收集或不宜收集的，预计废弃物将达到440万吨，若其中50%采用EDP塑料代替的话，则EDP塑料市场需求量将达到220万吨，再加上作为资源补充替代的产品，则2005年国内EDP塑料总需求量将达到260万吨。另一方面，我国EDP塑料产品由于品质有保障，而成本相对较低。近年来澳大利亚、日本、韩国等一些国家从减量化措施出发，对我国高淀粉含量的聚烯烃部分生物降解塑料市场看好，而纷纷来华洽谈贸易和协作，目前进入国际市场的出口量达到2万吨，预计2005年出口量将达到20万吨。据此，2005年EDP塑料国内外市场总需求量将达到2800万吨，在塑料制品总计划产量（25000万吨）中占11.2%。这与国外发展趋势是基本相符的。因此，EDP塑料是一个正在发展而市场潜力巨大的新兴行业，2005年～2010年需求量年均增长率按20%计算，2010年市场需求量将达到690万吨。
据专家预测，目前我国为实现可持续资源发展战略，已计划建立***生物质塑料生产基地。在今后5～10年内，我国国内将形成一个由PLA降解塑料为主的销售大市场，并且年产值几百亿元。在药物控制释放材料和骨固定材料及人体组织修复材料等方面，如能以其成功的制成几种药物控制释放系统和骨固定材料及微创导管材料并进入市场，年产值将至少也有几十亿元。在生态纤维制品方面，能开发并生产出优质的纤维制品，将有年产值100亿元的市场销售空间。在降解塑料制品方面，我国消费市场空间更大，年销售额将达到上百亿元。在一次性医疗制品方面，如能开发出既能功能性自毁又能环境分解消毁的环保一次性使用医疗器械产品，那么市场空间和利润将是巨大的，其意义更加深远。
聚乳酸(PLA)是一种对人体没有毒害作用的聚酯类材料，具有良好的生物相容性、生物降解性和生物可吸收性。在各种药学和生物医学应用方面，聚乳酸与聚乙醇酸(PGA)、乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)等可以酶降解或化学降解，在完成其目标任务后不需要外科手术除去，因此广泛用作药物缓释、手术缝合线及骨折内固定材料等生物医用高分子材料。聚乳酸在常温下性能稳定，其降解产物为环境可再生资源——乳酸，不会对环境造成污染，也用作环保高分子材料，可采用通用的塑料加工方法，如挤出、注塑、中空成型等，制成薄膜、片材、泡沫塑料、注塑制品、中空吹塑瓶等。
目前，聚乳酸合成方法有两种，一种是由乳酸直接缩聚合成聚乳酸(PC法)，采用的聚合方法通常为熔融缩聚法、熔融缩聚-固相聚合法、溶液缩聚法；另一种是开环聚合法(ROP法)，即先将乳酸单体经脱水环化合成丙交酯(3，6-二甲基-1,4-二氧杂环己烷-2,5-二酮)，然后丙交酯开环聚合得到聚乳酸，该法可以得到相对分子质量高的聚乳酸。
聚乳酸有极大的应用前景，但是其物理上的缺陷，如脆性和慢结晶速度等会阻碍PLA加工成型。国外已经有许多关于聚乳酸及其改性物的研究。近些年，我国也大力着手于聚乳酸的研究。本文对最近聚乳酸的合成方法和改性研究进行详细评述。
1 聚乳酸合成方法
1.1 聚乳酸直接合成法
1.1.1 原理
直接合成法是采用高效脱水剂和催化剂使乳酸或乳酸低聚物分子间脱水缩合成高分子质量聚乳酸，图1(略)是聚乳酸直接合成过程。采用直接法合成的聚乳酸，原料乳酸来源充足，大大降低了成本，有利于聚乳酸材料的普及，但该法得到的聚乳酸相对分子质量较低，机械性能较差，这就抑制了该法得到的聚乳酸的实际应用。
直接聚合法的关键是把原料和反应过程中生成的小分子(水)除去，并控制反应温度。因为反应温度提高虽然有利于反应的正向进行，但当温度过高时，低聚物会发生裂解环化，解聚为乳酸的环状二聚体——丙交酯。在高真空状态下，水分子被带走的同时，也会带走解聚生成的丙交酯，这就促使反应向着解聚方向进行，不利于高分子质量聚乳酸的生成。所以，反应一方面要除去水分子，另一方面要抑制丙交酯的流失，这就是关键所在。
1.1.2 熔融缩聚法
反应体系温度高于聚合物的熔点，反应在熔融状态下进行，是没有任何介质的本体聚合反应，所形成的副产物(水、丙交酯等)通过惰性气体携带或借助于体系的真空度而不断排除。优点是产物纯净，不需要分离介质；缺点是熔融缩聚法得到的产物相对分子质量不高。因为随着反应的进行，体系的黏度越来越大，小分子难以排出，平衡难以向聚合方向进行。在熔融聚合过程中，催化剂、反应时间、反应温度及真空度对产物相对分子质量的影响很大。
同济大学任杰等发明了一种直接熔融制备高分子聚乳酸的方法。在惰性气体保护的环境下，向聚乳酸预聚体中加入含有两个活性官能团的扩链剂，一个官能团易与羟基反应，另一个官能团易与羧基反应，如1,2-环氧辛酰氯、环氧氯丙烷、2,4-甲苯二异氰酸酯、四甲基二异氰酸酯等，然后通过反应挤出制备聚乳酸，从而使反应得到的聚乳酸的特性黏度由预聚体的0.1-0.2dL/g提高到1.0-1.5dL/g。
东华大学余木火等发明了一种熔融缩聚制备高分子质量聚乳酸的方法。通过以乳酸、脂肪族二元酸为起始原料，制得两端为羧基的乳酸预聚物，然后再加入一定比例的环氧树脂，于一定温度、压力条件下制得高分子质量的聚乳酸。通过优化条件可以得到粘均分子质量为13万-22万的高聚物。
在催化剂的选用方面，常用的酯化反应催化剂有中强酸H2SO4、H3PO4等；过渡金属及其氧化物、盐，如Sn、Zn、SnO2、ZnO、SnCl2、SnCl4等；金属有机物，如辛酸亚锡、三乙基铝等。本课题研究组采用易与产物分离的稀土氧化物Y2O3、Nd2O3、Eu2O3催化乳酸，直接缩聚合成了粘均分子质量为8.157×103g/mol的聚乳酸。在后续研究中又采用稀土固体超强酸SO42-/TiO2-Ce4+催化剂直接催化合成聚乳酸，得到粘均分子质量(1.39×104g/mol)较高的聚乳酸。
1.1.3 熔融缩聚-固相聚合法
该法是首先使反应物单体乳酸减压脱水缩聚合成低分子质量的聚乳酸，然后将预聚物在高于玻璃化温度但低于熔点的温度下进行缩聚反应。在低分子质量的乳酸预聚体中，大分子链部分被“冻结”形成结晶区，而官能团末端基、小分子单体及催化剂被排斥在无定形区，可获得足够能量通过扩散互相靠近发生有效碰撞，使聚合反应得以继续进行。通过真空或惰性气体将反应体系中的小分子副产物冰)带走，使反应平衡向正方向移动，促进预聚体分子质量的进一步提高。由于反应是在比较缓和的条件下进行，可以避免高温下的副反应，从而提高聚乳酸的纯度和质量。邢云杰等首先将L-乳酸熔融缩聚得到低分子质量的L-乳酸预聚物，预聚物在等温结晶后可以保持其在较高温度下的固相聚合条件下不融化，聚乳酸的解聚反应在固相聚合时大为抑制。在分子筛存在的条件下，真空固相聚合，得到重均分子质量在10万-15万的聚乳酸。
1.1.4 溶液缩聚法
溶液缩聚是反应物在一种惰性溶剂中进行的缩聚反应，优点是反应温度相对较低，副反应少，容易得到较高分子质量的产物，但反应中需要大量的溶剂，因此需要增设溶剂提纯、回收设备。同济大学任杰等发明了一种用于溶液缩聚的反应装置，该装置可以达到溶剂的反复回流使用，既可用于溶剂密度小于水的反应，也可用于溶剂密度大于水的反应，大大降低了反应成本。在反应过程中，溶剂可以有效降低反应体系的黏度，吸收反应放出的热量，使反应过程平稳；溶剂可以溶解原料单体乳酸，使正在增长的聚乳酸溶解或溶胀，以利于增长反应的继续进行；溶剂还可以与缩聚时产生的小分子副产物水等形成共沸物而及时带走小分子。复旦大学钟伟等使用苯甲醚作为溶剂合成聚乳酸；黎丽等采用二甲苯作溶剂，溶液共沸合成高分子质量聚乳酸；华南理工汪朝阳等以二异氰酸酯为扩链剂、四氢呋喃为溶剂进行扩链反应合成聚乳酸，均取得了较为满意的结果。
1.2 聚乳酸开环聚合法
图2(略)为聚乳酸开环聚合法的合成过程。首先，乳酸分子间脱水生成低分子质量聚乳酸；然后，在180-230℃的温度下低聚物解聚生成环状丙交酯(LA)；最后，丙交酯开环聚合生成高聚物。该法可以得到相对分子质量为70万～100万的聚乳酸。
常用的聚合方法主要有三种：阳离子聚合、阴离子聚合、配位聚合。其中，用于阳离子聚合的引发剂有质子酸，如RSO3H等；路易斯酸，如SnCl2、MnCl2、Sn(Oct)2等；烷基化试剂，如三氟甲基磺酸(CF3SO3CH3)等多种酸性化合物。在LA的阴离子聚合中，应用于反应的阴离子催化剂一般具有较强的亲核性和碱性，如碱金属烷氧化物等。Kasperczyk等人使用叔丁氧锂催化聚合rac-LA并研究rac-LA聚合的立构可控性。LA的配位开环聚合常用的引发剂为羧酸锡盐类、异丙醇铝、烷氧铝或双金属烷氧化合物等。其中，羧酸锡盐类，尤其是辛酸亚锡[Sn(Oct)2]，投入工业生产中，易处理，在LA聚合中可与有机溶剂和熔融LA单体互溶，所以催化活性高，并且辛酸亚锡经美国FDA认定，已可作为食品添加剂。
为了使PLA在生物医学领域应用更加广泛，科学家研制了一系列含生物可吸收金属的相关催化剂，比如Mg、Ca、Fe、Zn等金属催化剂，用于LA的活性聚合研究和工业化生产中，尤其是Zn盐化合物。到目前为止，乳酸锌是锌化合物中效果***的LA聚合催化剂，它可以更好地控制PLA的分子质量，并且LA转化率高，聚合分散度(PDI)较窄。Oota等在丙交酯开环聚合聚乳酸时，采用环状亚胺，如琥珀酰亚胺、戊二酰亚胺、苯邻二甲酰亚胺等作为聚合引发剂，在氮气流保护、较低反应温度(100-190℃)、低催化剂含量(辛酸亚锡摩尔百分含量0.00001%-0.1%)的反应条件下，有效地合成了聚乳酸，从而避免了以往合成的聚乳酸由于反应温度较高(180-230℃)而导致颜色较重，并且重金属催化剂含量较高，做成的食品包装制品对人体有害等一系列问题。
2 聚乳酸改性研究
2.1 聚乳酸的共聚改性
E•A•弗莱克斯曼发明了一种包含缩水甘油基的无规乙烯共聚物增韧的热塑性聚乳酸组合物，使得聚乳酸组合物容易熔融加工成各种具有可接受韧性的制件。所述乙烯共聚物，是指来自乙烯和至少两种其他单体的聚合物。改性聚乳酸中的共聚单体也可以选用乙交酯、乙醇酸的二聚环酯、ε-乙内酯等。这种共聚改性的方法是利用两种单体活性相近，极性也相近的性质，将两种单体混合，通过自由基共聚合，得到无规共聚物。如果两种单体活性相近，而极性相反，且竞聚率r1→0或r2→0，将两种单体混合，通过自由基聚合，可得到交替共聚物。张倩等合成一种生物医用高分子材料交替共聚乙丙交酯，兼有聚乙交酯(PGA)和PLA两种聚酯材料的优良特性。
近年来，通过聚合物的化学反应制备嵌段共聚物或接枝共聚物得到人们的关注。Kazuki Fukushima等合成了高分子质量的有规立构嵌段D,L-聚乳酸：首先，熔融缩聚合成较低分子质量的D-聚乳酸和L-聚乳酸；然后将这两种构型的聚乳酸***等量熔融状态下混合，以形成立体配合物；最后，使熔融态的立体配合物降温进行固相聚合反应，非晶态的聚乳酸链延长为高分子质量的有规嵌段外消旋聚乳酸。研究表明，使用淀粉与D,L-丙交酯合成的淀粉D,L-丙交酯接枝共聚物能够被酸、碱和微生物完全降解，并且机械性能更佳。由于淀粉来源充足，价格便宜，因此大大降低了合成接枝共聚物的成本，有利于该材料的普及。
2.2 聚乳酸的共混改性
单独的聚乳酸机械性能、柔性较差，限制了其应用的范围，而其他一些重要的聚酯，如聚(ε-2己内酯)(PCL)、聚氧化乙烯(PEO)、聚羟基脂肪酸丁酯(PHB)、聚乙醇酸(PGA)等，任何一种都有限制其广泛应用的缺陷，但共混改性材料可以弥补他们各自应用上的限制。共混改性材料兼有几种材料的优点，从而扩大了聚酯类材料的应用范围。
Huiming Xiong等合成了表面密度较大的L-聚乳酸(L-PLA)-聚苯乙烯(PS)-聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)三元共混聚合物。他们首先在乳液中合成羟基功能化PS-PMMA复合物，然后以该复合物为分子引发剂、三乙基铝为催化剂，插入L-丙交酯，进行聚合，从而使聚合物韧性大大提高。冉祥海发明了一种三元复配聚乳酸型复合材料。该材料由聚乳酸、聚丙撑碳酸酯(PPC)、聚3-羟基丁酸酯(PHB)和各种助剂共混制成。以这种三元复配聚乳酸型复合材料为母料制备的热塑性复合材料，改善了聚乳酸制品的成型加工性、耐热性、撕裂强度及制品的尺寸稳定性。
2.3 聚乳酸的复合改性
聚乳酸的脆性问题是抑制其作为骨科固定材料的重要原因之一，将聚乳酸与其他材料复合进行改性，可以使聚乳酸的脆性问题得到解决。
羟基磷灰石(Hydroxyapatite)是一种胶体磷酸钙，在人体内主要分布于骨骼和牙齿中，因此可以作为骨缺损修复材料和骨组织工程载体材料，但是单独的羟基磷灰石的力学性能不适合作为骨移植材料。将表面进行过改性处理的羟基磷灰石(HA)与聚乳酸通过热煅法、热压法、流延法等进行复合，可以获得力学性能优良的HA/PLLA复合材料。
上海交通大学孙康等发明了一种改性甲壳素纤维增强聚乳酸复合材料，将由湿法纺丝成形工艺制备得到的酰化改性甲壳素纤维通过含有聚乳酸胶液的浸胶槽，用缠绕机缠绕成无纬预浸布，而后将干燥、适当裁剪后的预浸料片模压成型。该复合材料界面结合、生物相容性好，相对于聚乳酸而言，降低了降解速率，具有更好的强度保持性，可更好地满足骨折内固定材料的使用要求。
2.4 聚乳酸的增塑改性
增塑聚乳酸就是通过加入生物相容性的增塑剂来提高聚乳酸的柔韧性和抗冲击性能。对增塑后的聚乳酸进行热分析和机械性能表征研究其玻璃化转变温度(Tg)、弹性模量、断裂伸长率等的变化，从而来确定增塑剂的效能。
Bo-Hsin Li在L-聚乳酸中混入二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯(MDI)，从而使聚乳酸的热性质和机械性能得到改善。通过差示扫描量热分析和热重分析，当MDI的-NCO与L-聚乳酸的-OH的摩尔比为2：1时，聚乳酸的玻璃化转变温度由55℃提高到64℃，拉伸强度由改性前的4.9MPa提高到5.8MPa。
3 结语
综上所述，国外对聚乳酸及其改性聚合物的研究和材料应用方面已经比较成熟，我国尚属起步阶段。聚乳酸材料虽然有无毒无害、环保等优点，但在我国并没有大量应用，主要是由于聚乳酸的生产成本居高不下，相对同类材料在价格上没有优势。因此，研究的主要方向是要降低聚乳酸的生产成本，以使这种环保材料能真正应用于我们的生活及医疗事业上。虽然丙交酯的开环聚合法可以得到高分子质量聚乳酸，但该法工艺较复杂，成本较高，所以，开发成本较低的乳酸直接合成法，有利于聚乳酸真正的实现应用于人们的生产生活中。同时，聚乳酸的合成工艺过程将直接影响聚乳酸的性能，因此，今后的研究方向主要是优化聚乳酸的合成工艺条件，寻找新的、可以回收利用的、毒性低的、高催化活性的催化剂。此外，单纯的聚乳酸机械性能较差、易破碎，制约了其应用的范围，所以通过共聚、共混、复合的方法改善聚乳酸的机械性能、热性能等也是聚乳酸研究的一个主要方向。
我国大部分有关聚乳酸的研究主要集中在合成高分子质量的聚乳酸上，并且合成的分子质量分布较宽。高分子质量聚乳酸可用来做高机械强度的制品，如作为骨内固定材料；而药物传输系统载体——药物缓释剂，则需要低分子质量聚乳酸，所以在聚乳酸的可控聚合研究上需加强研究力度，通过对催化剂、引发剂、聚合时间和温度、溶剂等的选择，制备分子质量范围较窄并且分子质量可控的聚乳酸，以扩大并优化聚乳酸材料的应用
希望对你有点帮助！！！！！
pla和pbs都可以通过直接酯化法反应的到吗由于酯基很容易在自然环境中被微生物或者酶存在的条件下分解，因此， 目前通过化学方法合成的生物可降解高分子绝大多数都是分子链中含有酯基结构的聚酯类聚合物，如聚乳酸（PLA）、聚己内酯（PCL）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）等。根据其不同的物理和化学性质，可以应用于不同的领域，如包装领域、生物医疗领域、农业领域等等。
其中， 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）可完全生物降解，具有良好的加工性能和力学性能以及良好的生物相容性，并且可以通过分子设计调控其功能， 是一类具有很大开发潜力的生物可降解高分子材料。其合成的主要原料可以通过自然界中的纤维素、葡萄糖等可再生的农作物产物经过生物发酵等途径生产，并且其完全降解后的产物对环境无毒无害，对实际应用和环境保护都具有十分重要的意义。
聚丁二酸丁二醇酯的研究现状
聚丁二酸丁二醇酯（PBS）是一种重要的生物可降解聚合物，是由脂肪族二元醇1,4-丁二醇（BDO）和脂肪族二元酸1,4-丁二酸（SA）经过缩聚反应制得，是一种可 完全生物降解的新兴高分子材料。其化学结构如图1所示：
PBS和其他脂肪族共聚酯的合成工作是由Carothers等在1931年开创的，但是由于当时的技术条件所限，所合成的PBS分子量小于5000，并且力学性能一般，所以并没有得到相应的关注。直到20世纪90年代，具有实际应用价值的高分子量PBS才被生产出来，最早在1993年，由日本昭和公司创建了具有高相对分子质量的PBS生产线，其年产量可达3000吨。 其设计的生产工艺中，采用了异氰酸酯作为扩链剂来增大PBS的分子量，所生产出的产品的分子量可以达到2×10^5，具有较大的实际应用价值。
01
PBS的合成
传统的PBS的合成方法根据其单体原料来源的不同大致包括两种：即生物发酵方法和化学合成方法。
生物发酵法
主要采用自然界中存在的生物质原料通过生物发酵的方法转化成生物质单体，然后合成聚丁二酸丁二醇酯（PBS）。其原料可完全由生物发酵获得， 如丁二酸作为三羧酸循环的中间代谢产物，其主要的生产菌株是大肠杆菌；并且另一种单体原料1,4-丁二醇也可以通过生物质的发酵来进行生产制造。总体来说， 生物发酵法具有反应条件温和、污染小等优点，并且循环利用率较高，减少了碳排放，但此种方法的 工艺过程比较复杂，生产的成本较高，不利于大规模推广。
化学合成法
目前较为常用的PBS合成方法，主要包括直接酯化法，酯交换法和扩链法。在化学合成PBS的工艺中，一般来说需要使用催化剂来促进反应的进行。通常采用的催化剂为强酸型催化剂，如对甲苯磺酸；以及钛酸酯类催化剂，如钛酸四丁酯等。
直接酯化法
直接酯化法是由二元羧酸和二元烷基醇直接聚合而不经过链扩张的过程，其方法可以描述为：在温度较低的反应条件下将二元醇与二元酸进行酯化，其中二元醇过量添加以保证合成端羰基预聚物，然后在高温、高真空条件下经催化剂的作用脱去二元醇，得到PBS聚酯产物。其反应方程式如图2所示：

图2 | 直接酯化法合成PBS
该方法合成工艺步骤简单并且合成的PBS产物分子量较高，是工业生产中使用的较为广泛的一种合成方法。
溶液聚合法
溶液聚合法是在PBS合成的***步即丁二酸丁二醇单体的酯化过程中添加溶剂， 溶剂起到的主要作用是带走反应过程中生成的低分子物质（主要为水），待酯化反应完成后，升高反应温度进行第二步缩聚反应制得PBS。溶液聚合法中通常采用的溶剂有甲苯、二甲苯或者十氢萘等。
使用二甲苯作为溶剂，SnCl 2作为反应的催化剂，并且加入了4A分子筛进行进一步的脱水，最终制得的PBS相对分子质量达到了24800，但缩聚过程时间较长，持续了70h。
使用十氢萘为溶剂，将丁二酸和丁二醇与催化剂SnCl 2混合后，首先在150-160°C的温度条件下反应1-2h至酯化完全后，再升温至190-200°C进行缩聚反应。在经过10-12h的缩聚反应后，得到了相对分子质量为78912的PBS聚酯产物。
相比于熔融缩聚法，溶液聚合法由于溶剂的存在，使得其合成PBS的过程中的酯化反应和缩聚反应时会在一定程度上减少生成的低分子产物，所以此方法 可以使得反应的温度相对降低，并且能够阻止PBS产物的氧化，但美中不足的是 相应的反应时间会延长，并且产物的分子量也不是十分理想，而且在合成的过程中使用了溶剂，故该方法在环保性与大规模的实际应用上具有较大的局限性。
酯交换法
酯交换法通常应用于聚乙烯（PE）的合成中，酯交换法也可以说是最早应用于合成PBS的方法之一。在酯交换法合成PBS的过程中，由1,4-丁二醇与丁二酸二甲酯在催化剂的条件下通过熔融聚合来合成PBS，其摩尔比例通常为1,4-丁二醇：丁二酸二甲酯=1.0-1.1:1.0。其反应过程分为酯交换过程和聚合过程两步：***步酯交换过 程是在惰性气体环境中（通常为氮气），在150-190°C条件下进行酯交换反应，待反应完全后，除去体系中的水和甲醇，然后进行第二步缩聚反应，在200°C高温、高真空的环境下进行聚合反应。 酯交换法合成的PBS其相对分子质量可达到5.95×10^5。利用酯交换法合成PBS的反应方程式如图3所示：

图3 | 酯交换法合成PBS过程
相对于直接酯化法，酯交换法合成PBS的过程中也包含酯化反应和缩聚反应两步反应。而二者的不同之处在于酯交换法是在***步酯化反应中，使用1,4-丁二醇通过酯交换与丁二酸二甲酯反应脱去甲醇，而直接酯化法是醇酸反应脱去水来完成酯化。 酯交换法的优势在于反应所需要的能量较低，使得反应过程中所需的温度较低，并且在合成PBS的过程中可以避免原料配比不合理造成的封端，从而可以比较良好的控制最终合成产物PBS的结构。
但 酯交换法合成PBS时由于要先制得丁二酸二甲酯，相对于直接酯化法增加了生产的成本，并且 合成过程中脱去的甲醇如处理不当会对环境造成一定的污染，而 直接酯化法产生的水对环境无污染并且成本相对也得到了降低。
扩链法
合成PBS的扩链法是利用扩链剂中的活性基团，与预聚物中的端羟基反应，从而提高聚酯的相对分子质量。适用于端羧基结构的扩链剂一般都具有两个官能团，能与预聚物的端羧基发生反应，达到扩链的效果，常用的扩链剂有异氰酸酯、恶唑啉、 酸酐和甲苯二异氰酸酯等。
利用扩链剂制备出了高分子量的聚丁二酸丁二醇酯，其研究表明通过扩链反应制得的PBS结晶度和熔点下降，但分子量得到了较大的提升，拉伸强度得到了提高。
使用过氧化二苯甲酰（BPO）作为扩链剂制得了PBS 扩链产物，扩链后的PBS产物其相对分子质量提高了约70%，从13800提升到了23500。 虽然扩链法获得的PBS产物的结晶度有所下降，但是相对的其力学性能得到了一定的提高。
然而，使用扩链剂所制得的PBS相对于直接酯化法制备的产物，其 不足之处在于生物安全性和生物可降解性会下降，所合成的PBS不适合对生物安全性要求较高的医药领域和食品包装等领域， 比较适合于工农业中的薄膜、可回收的包装瓶等。
02
PBS的改性
虽然PBS是一种良好的生物可降解高分子材料，但是其在各个领域的实际应用中，仍然存在着加工性能较差，机械性能不足的缺点，限制了其进一步的应用。因此，对PBS进行改性也是近年来的研究热点。总体来看，使用的方法可以分为化学共聚改性和物理共混改性两种。
PBS的共聚改性
PBS的共聚改性主要是通过在PBS的合成过程中，引入脂肪族或者芳香族的二元醇或者二元酸与丁二酸和丁二醇进行共聚反应，从而改变PBS的结构，使得PBS的性能得到改变。 在PBS的共聚改性中， 常用的脂肪族改性单体有己二酸、己二醇、乙二醇等， 引入脂肪族改性单体的优点是，制备出的改性PBS共聚酯可以在不牺牲生物可降解性的前提下，使力学性能以及化学性能得到提升。值得一提的是，在芳香族单体改性PBS共聚酯的生物降解性方面，在PBS的分子链上引入适当的芳香族结构时，其产物仍然可保证具有良好的生物可降解性。
以己二醇为改性单体，与丁二酸丁二醇在十氢萘中进行缩聚，合成了丁二酸丁二酯-丁二酸己二酯共聚物。在加入改性单体后，合成的产物具有较高的分子量，并且产物的断裂伸长率得到提升，结晶度下降，产物具有良好的热稳定性。
利用对苯二甲酸二甲酯制备一系列的无规共聚物 PBST，通过调节对苯二酸二甲酯的用量等，使得所制备的产物具有良好的力学性能和不同的生物降解速率，并且所制备的共聚物结晶熔点符合无规共聚物的Flory方程。
使用异山梨醇和葡萄糖用于PBS的改性中，含双环糖基的异山梨醇改性共聚酯比含单环糖基的葡萄糖改性共聚酯具有更好的阻氧性能和力学性能。
物理共混改性
以PBS为基体，加入不同的聚合物、无机材料、纤维等通过共混来制备PBS复合材料也是一种PBS改性的常用方法。通过物理共混所制备的PBS复合材料具有很多的优点，其在机械性能方面可以得到极大的提高，并且很多的共混组分也具有良好的生物可降解性能，如淀粉、木粉、麻等天然高分子材料；PBAT、PLA等生物可降解材料等。以上材料在对PBS改性时，不会破坏其生物可降解性，同时通过改变共混组分，也可以在一定程度上降低PBS的使用成本。
将PBS与蜡质淀粉和玉米淀粉进行共混制备了一系列的复合材料，两种淀粉与PBS共混改性后的产物的拉伸性能以及加工性能得到较大的提升，并且蜡质淀粉的效果更好。
通过加入钛酸四丁酯（TBT）进行反应性挤出，制备一系列的PBS/PLA共混物。随着TBT的加入，共混物的相容性得到了较大的提升，冲击性能提高了25.6倍，拉伸强度变化不大，断裂伸长率提升了 2.0 倍。
将醋酸丁酸纤维素（CAB）作为改性组分与PBS进行共混，在加入10%的CAB时，共混产物的拉伸断裂强度为35MPa，断裂伸长率为547%。并且共混物的生物降解速率受到了影响，在60d内没有发生降解
研发降解薄膜需要有那些基础知识？合成高分子材料由于具有质轻、耐腐蚀等优异特性，很大程度上代替了传统天然材料如玻璃、金属、陶瓷等。但塑料由于在自然环境中的化学稳定性以及广泛使用，其废弃物对环境造成了极大的负担。因此，开发具有生物降解性能的高分子材料对于解决塑料废弃物污染具有重大意义。
近年来，降解塑料技术日趋成熟，而利好政策的出台进一步加速了其产业化进程。目前降解塑料市场需求巨大，将迎来发展的黄金时期。
研发品类丰富，多种材料已产业化
开发可自然降解的塑料制品来替代普遍使用的普通塑料制品是20世纪90年代的热点。近年来，随着原料生产和制品加工技术的进步，降解塑料尤其是生物降解塑料重新受到关注，成为可持续和循环经济发展的亮点。
生物降解塑料是指，在自然界如土壤和/或沙土等条件下，和/或特定条件如堆肥化条件下或厌氧消化条件下或水性培养液中，由自然界存在的微生物作用引起降解，并最终完全降解变成二氧化碳（CO2）或/和甲烷（CH4）、水（H2O）及其所含元素的矿化无机盐以及新的生物质的塑料。生物降解塑料因为在一定条件下可以生物降解，不增加环境负荷，是解决白色污染的有效途径。
按照来源，生物降解高分子材料可分为三类：天然高分子、微生物合成高分子和化学合成高分子。
天然高分子通常是将天然多糖，特别是淀粉进行改性，或与合成高分子共混，可以达到低成本大规模的生产，但是这种将天然和合成高分子材料的结合，性能和应用比较局限。
微生物合成高分子，主要是指微生物消耗淀粉、脂肪等生物碳源，在微生物体内合成的聚酯或多糖如羟基脂肪酸酯（PHA），可在自然环境中实现完全生物降解。
化学合成高分子种类繁多，代表性的有生物可降解聚酯等，可以通过分子链的设计、物理化学改性来调节材料的力学性能、降解速率、加工性能等，从而获得广泛应用，如聚乳酸（PLA）、聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯（PBAT）和聚丁二酸丁二醇酯（PBS）。
全球研发的可降解塑料多达几十种，其中能工业化生产的主要包括化学合成的PBAT、PLA、PBS；微生物发酵合成的聚羟基脂肪酸酯（PHA），以及天然高分子淀粉与其共混物，如淀粉/PVA、淀粉/PBS、淀粉/PLA等。
1
聚丁二酸丁二醇酯（PBS）
PBS由丁二醇和丁二酸缩聚反应所得，具有较高的熔点，略作改性就能够承受100℃的高温，降解性能优异，可在自然条件下进行生物降解。
早在20世纪30年代，Carothers首次合成了PBS，但由于其分子量低并且稳定性差被放弃。直到1993年，日本昭和高分子公司研发了异氰酸酯扩链制备高分子量的PBS技术，才使PBS作为高分子材料进入人们的视野，并因其良好的力学性能和生物降解性能得到了材料界的高度关注。国内PBS研究始于21世纪初期，主要研究单位有中国科学院理化技术研究所工程塑料国家工程研究中心、清华大学、四川大学等。2006年，中国科学院理化技术研究所工程塑料国家工程研究中心与浙江杭州鑫富药业合作，首次实现具有自主知识产权的一步法PBS产业化。
目前PBS的合成方法有化学聚合法和酶聚合法两类。酶聚合法生产成本高、分子量低，只具有学术研究价值。直接酯化法是工业上应用最广的生产方法，酯交换法使用丁二酸二甲酯与等量的丁二醇，在高温、高真空以及催化剂的作用下，进行酯交换反应并脱除甲醇；扩链反应则是为了进一步提高产物分子量，利用扩链剂的活性基团与聚酯的端羟基反应。
PBS加工方便、耐热性好、综合力学性能优异、用途广泛，既可以用于可降解包装（食品袋、瓶子、餐盒餐具）、农业领域（农用薄膜、化肥缓释材料），还可以用于医用领域（如人造软骨、缝合线、支架）等。
2
聚己二酸对苯二甲酸丁二醇共聚酯（PBAT）
PBAT是降解聚酯的另一种常见产品，目前业内一般将其归属PBS的同系列产品。PBAT是脂肪族-芳香族共聚酯，结晶率低，分子链有柔性的脂肪链和刚性的芳环，具有优良的力学性能。而且由于脂肪族酯键的存在，同时具有良好的生物可降解性，可自然降解。
PBAT可由己二酸（AA）、对苯二甲酸（PTA）和1,4-丁二醇（BDO），在催化剂的作用下直接酯化后熔融缩聚而成。直接酯化法工艺合理、流程短、生产效率高、投资少、产品品质稳定。开发高效绿色催化剂，提高产率和产品的质量是工业合成PBAT的重点方向。国际上最早实现了PBAT产业化的是德国巴斯夫的Ecoflex。在国内，一般企业都进行了脂肪族降解聚酯的柔性设计，PBS、PBAT、PBST及PBSA等PBS同系列聚酯和共聚酯可以在一条生产线进行切换生产。
PBAT具有十分优异的成膜性能，广泛用于地膜、膜袋包装等领域，是目前发展最快、应用最广泛的降解塑料品种之一。
我国已建和在建PBS/PBAT产能情况如表1所示。
表1 我国已建和在建PBS/PBAT产能情况 万吨/年
3
聚乳酸（PLA）
PLA又称聚丙交酯，以乳酸或其衍生物乳酸酯为原料，来源可再生。PLA玻璃化转变温度为55℃，熔点为175℃，高分子量的PLA是无色、光滑的硬塑料，高强度、高模量，其力学性能与PS相似，拉伸以及弯曲模量高于HDPE，但是本身韧性较差。适宜注塑、吹塑、热成型、挤出、流延、熔融纺丝和静电纺丝等多种加工工艺。
PLA是比较典型的生物质基降解塑料，其原料乳酸大多通过淀粉等发酵制备得到，目前市场工艺和技术已经非常成熟。乳酸的聚合包括间接合成法和直接合成法。直接合成法也称一步法，由乳酸直接脱水缩合，但直接法目前还没有可靠的工艺制备高分子量的聚乳酸产品。目前实现了规模生产的PLA工艺都是间接法即丙交酯开环聚合，先由乳酸分子间发生酯化反应合成乳酸寡聚体，高温裂解得到丙交酯，然后丙交酯在一定条件下开环聚合得到PLA。间接法得到和PLA分子量高，分子量分布窄，生产工艺易控制，是工业上常用的生产方法。
PLA可在堆肥条件下完全将降解，具有较好的生物相容性和生物吸收性，广泛应用于生物医用材料领域。PLA产品工业化、市场化程度比较领先。世界PLA生产商有近20家，主要集中在美国、德国、日本和中国。美国NatureWorks公司为全球***的PLA生产商，拥有14万吨/年的PLA生产装置，产品主要用于包装和纤维。近两年我国PLA的生产进入飞速发展阶段，目前已建和在建的PLA装置如表2所示。
表2 我国已建和在建PLA产能情况 万吨/年
4
微生物合成聚酯－聚羟基脂肪酸酯（PHA）
自然界中许多微生物都用PHA贮藏能量。PHA具有良好的生物相容性能、生物降解性和塑料的热加工性能，因此可将其作为生物可降解材料。PHA的大多数单体是链长3~14个碳原子的3-羟基脂肪酸，侧链是高度可变的饱和或不饱和支链、脂肪族或芳香族的基团。PHA可以是同一种脂肪酸的均聚物，也可以是不同脂肪酸的共聚物。由细胞自身代谢提供的单体通常是3-羟基脂肪酸并且为R构型，使PHA具有光学活性。PHA的材料学性质随着组成单体的不同、分子量的高低而改变，可应用于从硬而脆的塑料到柔软的弹性体等材料。
PHA由于在不同的环境中都具有较高的降解能力，并且可以利用多种可再生原料（如葡萄糖、脂肪）作为培养微生物的碳源，吸引了科技界和工业界的广泛关注。PHA可完全生物降解、易加工成型，但是其耐热性和成膜性差且价格昂贵，适宜应用于生物医用材料（植入人体材料或缓释药物），或是包装材料、无纺布、高性能粘合剂等。在PHA主链中引入其他的HA结构单进行共聚可以有效改善PHA材料的力学性能和加工性能。另外，PHA还具有生物相容性、气体阻隔性和光学活性，使其与一般生物降解高分子材料相比，具有更特殊的应用。
不同类型的PHA可以通过不同的生物合成途径，由微生物的细胞中提取，然后再经过加工成型，制备出各种性能的塑料制品。微生物合成PHA的过程中主要有碳源、菌种、发酵过程控制和提取纯化技术4种影响因素。
在PHA类聚酯中最典型并且应用最广泛的为聚羟基丁酸酯（PHB）。微生物合成的PHB具有等规立体连构型，具有较高的结晶性，与PE性能相似,熔点在173～180℃，玻璃化转变温度在5℃左右。但是PHB比较脆，降解温度与熔点接近，加工窗口比较窄。利用基因工程改造、重组菌种的PHA合成途径，并研究其代谢过称，实现在微生物体内PHB与不同结构的HA单体共聚，可以获得性能更为优异的材料。例如，3-羟基丁酸酯（HB）与3-羟基戊酸（HA）的共聚物PHBV，与PHB相比，PHBV的硬度和结晶度都有所降低，耐冲击能力大幅增强，加工性能明显改善，机械性能更接近于PP，是一种具有巨大潜在价值的生物可降解“绿色材料”。测试表明，其可用于各种食品的包装袋，与食品接触后，不会发生化学物质的迁移或者物理性能的损失，并且阻隔性能、机械强度在一定时间内具有较好的稳定性。
我国PHA研究方面介入较早，处于世界先进水平。国内规模化生产的单位有宁波天安生物材料有限公司，已经达到2000吨/年的生产能力；天津国韵生物科技有限公司，在天津已建设年产1万吨/年的PHA生产线，与北京福创投资公司合作后，拟在吉林筹建10万吨/年新工厂。我国已建、在建和拟建的PHA装置产能情况如表3所示。
表3 我国已建、在建PHA产能情况 万吨/年
5
二氧化碳共聚物（PPC）
国外最早研究PPC的是日本和美国，但一直没有工业化生产。我国于1985年由国家自然科学基金开始立项研究，主要研究单位有中科院广州化学研究所、长春应用化学研究所、浙江大学和中山大学理工学院等。PPC是以二氧化碳矿源或工业生产的二氧化碳废气为原料，与环氧丙烷或环氧乙烷催化合成得到的脂肪族聚碳酸酯聚合物。目前主要用于发泡材料、薄膜包装和医用材料。产业化PPC的密度为125～130g/cm3，拉伸强度为30MPa。
内蒙古蒙西集团公司采用长春应用化学研究所的技术，利用水泥生产过程中产生的二氧化碳，已建成年产3000吨二氧化碳/环氧化合物共聚物的装置，产品主要应用在包装和医用材料上。中国海洋石油总公司和中科院长化所合作，在海南东方化工城兴建0.3万吨/年二氧化碳共聚物可降解塑料项目。浙江台州邦丰塑料有限公司从2010年6月开始利用长春应化所的专利技术，在浙江温岭市上马工业区建设3万吨/年二氧化碳基塑料生产线，2012年一期1万吨/年生产线目建成。河南天冠集团有限公司以自主知识产权的二氧化碳捕获技术和成套装备技术，建成了千吨级PPC工业化生产线。江苏中科金龙化工股份有限公司已建成年产22万吨二氧化碳基聚碳酸亚丙酯多元醇生产线和年产160万平方米高阻燃保温材料生产线。
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其他降解高分子材料
01 |聚ε-己内酯（PCL）
PCL是由七元环的ε－己内酯在辛酸烯锡等催化剂作用下开环聚合所得的热塑性半结晶聚酯，具有较低的熔点和非常低的玻璃化转变温度，熔点只有60℃，玻璃化转变温度为-60℃，在室温下是橡胶态，所以很少单独使用。但PCL与许多树脂均有较好的相容性，可与其他生物降解性聚酯（如淀粉、纤维素类的材料）共混加工。PCL制品还具有形状记忆性，其热稳定性好，分解温度比其他聚酯高得多。PCL多元醇在弹性体、涂料、胶粘剂等方面有广泛应用。PCL具有良好的生物降解性，分解它的微生物广泛分布在喜气或厌气条件下。PCL降解后的产物为二氧化碳和水，对人体无害。PCL和细胞外基质结构相似性，且具有生物相容性，因此可作生物医用材料，是很有前景的组织工程材料。作为体内植入物或药物控释材料，已获得美国FDA批准。PCL主要生厂商有UnionCarbide，Daicel,Chemical Ltd和Solv***。
02 |聚乙烯醇（PVA）
PVA是由醋酸乙烯（VAc）经聚合醇解而制成。PVA是典型的水溶性高分子，玻璃化转变温度为60~85℃，熔点为200℃。分子中含有大量羟基，易通过氢键交联形成大分子网络结构。因此，PVA材料具有卓越的水溶性、成膜性、粘结性、反应性和生物亲和性，同时具有良好的生物相容性和一定的生物降解性，可在PVA降解酶的作用下被降解。PVA结构规整，分子内存在很强的氢键，结晶度高使其熔融温度高于分解温度，熔融加工难度大。
03 |天然材料基生物降解塑料
天然生物降解塑料中，热塑性淀粉和植物纤维模塑已经产业化，其他天然材料尚处于基础研究阶段。武汉华丽生物材料有限公司建立了完整产业链，改性淀粉（PSM）生物塑料规模为3万吨/年，产品包括粒料、薄膜、片材和注塑品等，销往全球30多个国家和地区。其新建6万吨/年规模的PSM生物塑料及制品研发生产基地以木薯淀粉、秸秆纤维为主要原料。深圳虹彩新材料科技有限公司以非粮木薯淀粉与甲壳素二项复合型热塑性生物基改性塑料的专利技术，形成生物改性树脂1.5万吨/年规模，并在规划建设二期5万吨/年规模复合热塑性生物基塑料及2万吨/年制品的扩产。苏州汉丰新材料有限公司年产4万吨木薯变性淀粉，产品包括变性淀粉、添加母料、专用料、片材、膜袋类、注塑与吸塑类等，规模化年产3万吨级粒料及制品。
合金化、廉价化是改性的主要方向
由于降解塑料品种相对少，很难保证每一个制品都能找到合适的降解塑料树脂，如PBS、PBAT韧性好，但强度较低；PLA强度高，透明性好，但韧性差；PHB有优异的气体阻隔性，但加工性能一般。因此，如何撷取各种降解塑料的优点，取长补短地满足制品的具体需求，是降解塑料应用的重要技术。
目前降解塑料树脂价格相对较高，而降解塑料制品大多是普通的日用品，这将严重阻碍降解塑料制品的大规模推广应用。开发廉价的降解塑料制品是降解塑料应用的核心内容之一，因此淀粉、碳酸钙、滑石粉等不影响制品降解性能并能被环境消纳的致廉剂在降解塑料改性体系中的应用，尤其是高比例的填充技术，成为降解塑料制品开发的重要技术之一。
降解塑料应用过程常见的改性技术包括填充改性、合金化改性和共聚改性。
1
填充改性
填充改性就是在降解塑料树脂中添加不熔融的粉体助剂，主要包括淀粉和无机粉体。其主要目的是制备廉价的专用料，有时也可以提高专用料的强度等力学性能。
常用的填充助剂是淀粉。它是常见的天然可降解高分子，来源广泛、价格低廉，降解产物为二氧化碳和水，对环境没有污染，而且它属于可再生的生物质资源。该填充技术上最该关注的是淀粉的处理，因为淀粉和降解塑料的相容性较差，需要对淀粉进行塑化处理，让淀粉能更好地与塑料基体结合。
另一种填充助剂是碳酸钙和滑石粉等无机粉体。它们都是天然矿物粉，回归自然后能被自然界消纳，因此不会影响整个降解塑料体系的降解性能，但能有效降低改性料的成本，还能一定程度提高材料的强度。因此，在力学性能要求不高的制品中，使用碳酸钙等填充非常普遍。该填充技术要注意的是粉体表面的偶联处理，这将直接关系制品性能和可添加无机粉体的量。
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合金化改性
合金化改性是是降解塑料改性应用中最主要的技术之一。合金化材料是指由两种或两种以上的不同品种降解塑料，通过熔融共混复合而成专用料，一般含有一种连续组分和其他分散组分。材料的部分性能显示连续相性能，部分性能显示分散相性能。因此，可以得到集中几种降解塑料优点的新的专用料，可以满足更多的制品需求。
3
共聚改性
共聚改性是指在聚合物的分子链上引入其他结构单元，来改变聚合物的化学结构，实现对材料的改性。如PLA由于是疏水性聚合物，限制了其在某些领域（如药物载体方面）的应用。一种有效的方法是利用丙交酯与亲水性聚合物（如聚乙二醇、聚羟基乙酸、聚环氧乙烷）共聚，在PLA分子中引入亲水性的基团或嵌段。例如将聚乙二醇与丙交酯开环聚合制备PLA-PEG-PLA缓释材料，使PLA材料的亲水性和降解速率都得到了改善，并且制备的PLA-PEG-PLA可成为缓释材料的载药微球。
PHBV具有生物相容性、光学活性等多种优良性能，应用广泛，但是其制品性质硬而脆且加工困难。可采用接枝改性的方法，在PHBV主链上引入极性功能基团聚乙烯吡咯烷酮（PVP），合成PHBV和PVP的接枝共聚物PHBV-g-PVP。该共聚物的结晶速率和结晶度均降低，膜的亲水性增加，药物缓释速率增加。
技术日趋成熟，应用飞速发展
近几年，生物降解塑料的应用飞速发展。目前生产和应用的降解塑料制品主要有包装膜、垃圾袋、餐饮具以及医用、农用地膜等。
1
商超用包装袋
商超用包装袋是目前国内产量***、技术最成熟的降解塑料制品，也最为常用和受民众关注。从吉林第244号政府令、海南的***塑令到刚出台的《关于进一步加强塑料污染治理的意见》（即俗称“***塑令”），都把商超包装袋作为首要的***塑制品。目前我国全生物降解包装袋生产企业众多，产品不仅可满足目前国内需求，还可规模出口。
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一次性餐饮具
随着近年外卖的飞速发展，一次性餐饮具的污染广受关注。但由于餐饮具的高耐热要求，全生物降解餐饮具产品技术没有完全达到要求，目前市场上大量的降解餐饮具仍是纸制品。随着生产的发展和降解改性技术的提升，预计全生物降解塑料餐饮具将很快可以满足市场需求。
3
生物降解地膜
地膜已广泛应用于农业生产，在增温保湿、抗虫防病、除草增产方面作用显著，其生产、应用技术成熟，增产增收效益巨大。但国内多年来大面积的超薄地膜使用后的残膜无法彻底清理回收，而且PE地膜因性能稳定极难降解，导致残膜在土壤中的比重逐年增加。
国际上关于降解地膜的研发已有40余年，国内多家科研、生产单位也进行了20多年的探索研究。生物降解地膜***的优点，就是残留在土地后，在短期内就能被完全分解成二氧化碳和水，不会破坏和污染土壤。近年来，随着国内降解树脂原料生产和制品加工技术的进步，降解地膜尤其是完全生物降解地膜已取得较大进展。以PBAT树脂为主要原料，通过改性吹塑的全生物降解地膜技术逐渐成熟，可望替代PE地膜。
目前，完全生物降解地膜在新疆等部分地区、部分农作物上进行了少量试用，但尚无真正大面积应用。从农田应用试验效果上看，其能够达到完全降解的效果，但增温保墒功能与增产作用不稳定，在部分气候干燥地区及烟草、大蒜、花生等使用时间并不苛刻的作物上使用，有较好的效果。
政策利好，降解塑料迎来黄金发展期
我国是塑料生产和消费大国，也是白色污染最严重的国家之一。因此，我国各级政府向来高度重视塑料污染的治理和以降解塑料为代表的塑料制品替代品的开发技术。
国家发改委从2006年开始，先后建立生物基、资源综合利用等专项基金支持生物基材料的发展。2008年，奥运会期间成功应用了生物降解材料（包括垃圾袋、一次性餐盒等）。海关总署颁布了相关生物降解塑料的海关编号。2010年，科技部863计划提出了生物和医药技术领域重大化工产品的先进生物制造重大项目。2012年，国家发改委实施新材料、环保材料专项。2012年，国家发改委又对环保产品实施免增值税或所得税试点。2014年，国家发改委实施降解塑料产业集群补助政策，《吉林省***止生产销售和提供一次性不可降解塑料购物袋、塑料餐具规定》标志着国家和政府已经从鼓励降解塑料研究开发向推进降解塑料产业化和强制应用推进。2018年4月，《中共中央国务院关于支持海南全面深化改革开放的指导意见要求》发布，国家从战略角度***次明确提出***塑和推广降解塑料。2019年9月9日，中央全面深化改革委员会对应对塑料污染问题做出部署，号召“积极推广循环易回收可降解替代产品”。2020年1月19日，国家发改委、生态环境部公布《关于进一步加强塑料污染治理的意见》，要求到2020年底，我国将率先在部分地区、部分领域***止、限制部分塑料制品的生产、销售和使用；到2022年底，一次性塑料制品的消费量明显减少，在商场、超市、药店、书店推广使用降解购物袋，推广使用生鲜产品可降解包装膜（袋）；餐饮外卖领域推广使用秸秆覆膜餐盒等生物基产品、可降解塑料袋等替代产品，重点覆膜区域，推广可降解地膜。
随着国家***塑相关政策的出台，降解塑料迎来了***发展期。近两年我国已经有大量企业进入降解塑料领域，降解塑料产能正在飞速上涨，但目前产能短期内还是满足不了国家***塑令导致的市场巨大需求。预计未来十年，将是我国降解塑料发展的黄金十年。
PLA降解材料的优势有哪些？PLA原色可降解玉米淀粉可弯吸管在一定条件下，6个月就可以完全降解，分解成二氧化碳和水。与传统塑料吸管相比，更加健康、环保
可降解吸管由玉米或淀粉等乳化而成，使用丢弃后在堆肥条件下45天就可以分解为水和二氧化碳，不污染环境。
一、PLA到底是何种材料
聚乳酸属于脂肪族羟基酸聚合物，室温下为处于玻璃态的硬质材料，在微生物的分解作用下转化为二氧化碳、CH4和水，是一种典型的线性可完全生物降解材料。

图1-1 聚乳酸分子式
PLA 可通过注射、吹塑、模压、热成型及挤出成型等方式进行加工。PLA 的单体乳酸是一个手性分子，存在两种旋光对映体L-乳酸与D-乳酸。PLA 有三种构型，PDLLA与PLLA是两种常见的聚合物，其中PLLA结晶性与L单体含量有关，结晶速率、结晶度取决于成核剂、时间和温度。PLA 的物理性质与乳酸立体共聚物的对映体纯度有关，均聚的 PLLA 与 PDLA 具有较高的规整度与结晶性。

表1-1 PLA的性质
二、聚乳酸（PLA）的合成方式
乳酸是合成聚乳酸的初始原料，目前我国乳酸生产厂家基本上都以富含淀粉的粮食作物采用微生物发酵法生产乳酸。
2.1直接法
在温度140-210℃下，脱水剂存在的情况下，乳酸分子间受热脱水缩聚成低聚物，然后再继续升温，低分子量的PLA扩链成更高分子量的聚乳酸。
2.2间接法
采用直接缩聚法难以得到高分子量的聚乳酸，其中的一个原因是在缩聚过程中体系的粘度不断增大，使生成的水无法脱除。为了得到高分子量的聚乳酸，***步，先将乳酸齐聚成低分子量的PLA，第二步，在高温高真空下裂解成乳酸的环状二聚体丙交酯，将粗丙交酯分离纯化，在引发剂的存在下开环聚合得到高分子的聚乳酸。
扩链剂可消除pc/pet假塑性流体吗BASF扩链剂ADR-4370S是通过调整和控制聚酯类塑料的特性粘度来恢复和改善机械性能、热性能、加工性能和光学的平衡性。主要用于 PET、PBT、PC、PA、TPU以及可生物降解材料PLA、PBS、PHA、PHB、PCL等高分子缩聚物的加工和回收。
PET、PBT、PC、PA、TPU以及可生物降解材料PLA、PBS、PHA、PHB、PCL等高分子缩聚物，水解作用是产生降解的主因，其结果导致材料性能变坏，在多种有使用要求的场合不能再回收利用。每个ADR-4370S分子上的九个活性基团环氧基和热塑性工程塑料的反应基团（羟基、羧基、氨基、硫醚基）发生链接反应，在合成、加工、重复加工和回收过程中重新偶合降解的分子链，提高重均分子量，从而提高、恢复或部分恢复材料的性能，使得回收塑料的性能接近原生料的性能。
当使用简单的加工设备加工添加了ADR-4370S后，低特性粘度IV的缩聚树脂，将增加IV 20-40%，并产生以下效果：
? 提高分子量，增加熔体粘度；
? 可以***限度提高分子量和支链结构；
? 提高对水解作用的稳定性；
? 改进再造粒、再利用材料的加工稳定性；
? 提高熔体强度，提高薄膜吹塑的生产率；
? 改善不同缩聚物材料之间的相容性；
? 缩短PET聚合过程中的聚合时间和SSP时间；
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