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丙交酯英文名為Lactide，是乳酸的環(huán)化二聚體，其上游生產(chǎn)原料為乳酸(Lacticacid)，下游產(chǎn)品為聚乳酸。丙交酯是生產(chǎn)聚乳酸最重要的聚合單體，其化學(xué)純度、光學(xué)純度和生產(chǎn)成本決定了下游聚乳酸產(chǎn)品的質(zhì)量和經(jīng)濟性。

聚乳酸（PLA）具有無毒、無刺激性、強度高、易加工成型和優(yōu)良的生物相容性等特點。PLA力學(xué)性能與聚丙烯相似，同時具有與聚苯乙烯相似的光澤度、清晰度和加工性，并提供了比聚烯烴更低溫度的可熱合性，可以采用通用塑料的加工方法，如注塑、擠出、吸塑、吹塑等。

因丙交酯技術(shù)壁壘，聚乳酸投建受阻

2020年中國聚乳酸消費量為24萬噸，PLA的主要消費領(lǐng)域是包裝材料，占總消費量的60%左右，其應(yīng)用包括家電及電子產(chǎn)品外殼、罐、杯、瓶等包裝材料。其次為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，約占總消費量的25%，PLA作為醫(yī)用生物材料植入生物體后，對生物體無毒副作用，而且具有防粘連、誘導(dǎo)骨生長及逐步降解、吸收等優(yōu)良特性，已經(jīng)成為目前醫(yī)藥領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛和最有前景的高分子材料。

因可降解塑料市場前景廣闊，中國對可降解塑料進行大力的政策扶持，相關(guān)企業(yè)紛紛布局聚乳酸市場。據(jù)了解聚乳酸在建及規(guī)劃產(chǎn)能近200萬噸；但因技術(shù)和成本問題，國內(nèi)丙交酯產(chǎn)能僅1萬余噸，并且國內(nèi)丙交酯市場被國外公司所掌控，丙交酯供應(yīng)緊張，導(dǎo)致聚乳酸規(guī)劃產(chǎn)能推進遲緩。

從生產(chǎn)工藝來看，國內(nèi)丙交酯生產(chǎn)仍面臨諸多困境

近年來，雖然國內(nèi)機構(gòu)在減壓法和氣流法生產(chǎn)丙交酯這兩大類主流技術(shù)領(lǐng)域取得較快進展，有關(guān)丙交酯生產(chǎn)工藝流程、提純精制以及催化劑使用等方面做出了較為豐富的改進和創(chuàng)新。但現(xiàn)階段我國丙交酯的生產(chǎn)技術(shù)尚存在著路程設(shè)計存在缺陷、工程化能力較弱、參數(shù)及副反應(yīng)控制較差、丙交酯綜合收率低等短板。

丙交酯生產(chǎn)關(guān)鍵過程

用乳酸原料生產(chǎn)丙交酯，主要是利用乳酸先縮聚生成乳酸寡聚體，而后乳酸寡聚體再解聚環(huán)化生成丙交酯。整個過程需要在高溫、負壓以及催化的條件下進行，期間為了提高整體收率，未反應(yīng)物要回流重復(fù)利用，最后通過一定的提純手段獲得合格的丙交酯產(chǎn)品。丙交酯生產(chǎn)工藝主要包括縮聚、解聚環(huán)化和提純幾個單元。

丙交酯生產(chǎn)技術(shù)難點

（1）反應(yīng)器材質(zhì)要求苛刻

目前用于丙交酯的生產(chǎn)溫度為140~210℃之間，過程中會產(chǎn)生高濃度乳酸，其反應(yīng)物腐蝕性很強，需要在縮聚、解聚反應(yīng)器以及物料輸送泵和管道等關(guān)鍵單元用上耐高溫、耐腐蝕的特殊材質(zhì)，且在負壓環(huán)境下材質(zhì)要有一定的耐久度。

（2）反應(yīng)體系黏度過大

無論是縮聚反應(yīng)過程中的寡聚乳酸體系，還是解聚反應(yīng)中的寡聚乳酸體系，在反應(yīng)過程中流量逐漸減小，黏度逐漸增大，這個過程會顯著阻礙體系生成物的揮發(fā)，從而抑制反應(yīng)向正向進行。而且體系會形成黏度更大的釜殘，釜殘在溫度降低之后很難采用泵連續(xù)排料的方式排出，容易堵塞管道，使整個連續(xù)化生產(chǎn)失敗。需要采用具有特殊功能的蒸發(fā)反應(yīng)器和泵裝置，克服體系黏度大，反應(yīng)產(chǎn)物無法及時揮出的障礙。

（3）反應(yīng)條件難以控制

整個反應(yīng)須在負壓環(huán)境下進行。由于設(shè)備較多，系統(tǒng)與外界的接口也多，從而導(dǎo)致系統(tǒng)密封難的特點，須要借助系統(tǒng)真空度較高的真空泵，但真空泵負荷過高容易造成設(shè)備老化，故需要經(jīng)過改良的真空系統(tǒng)來維持整個體系的負壓。此外，體系的熱交換方式也要經(jīng)過慎重選擇，高壓蒸汽熱交換無法達到較高的溫度，而導(dǎo)熱油或電加熱方式又成本較高，且對缸體材料有更高的要求。故該體系的反應(yīng)條件需要多種設(shè)備協(xié)調(diào)配合或者巧妙設(shè)計真空系統(tǒng)。

（4）催化劑難以選擇

目前，生產(chǎn)丙交酯主流采用金屬催化劑，主要是鋅和錫的化合物，如氧化鋅、辛酸亞錫、氯化亞錫等，南京大學(xué)研究團隊最新發(fā)現(xiàn)有機胍類催化劑和堿金屬催化劑也可以用于丙交酯和聚乳酸的生產(chǎn)。當前使用的催化劑主要有以下幾個問題：

①部分催化劑由于是粉末狀固體，與乳酸難以完全互溶且很難直接加入真空系統(tǒng)，最終影響丙交酯收率。

②金屬類催化劑易在丙交酯內(nèi)形成殘留，不利于綠色環(huán)保的理念，必須嚴格控制金屬殘留量。

③有機胍類催化劑不含金屬元素，是未來極具發(fā)展?jié)摿Φ木G色催化劑，但此類催化劑尚未在世界范圍內(nèi)廣泛使用，其化學(xué)性能和經(jīng)濟性還有待于在工程放大實驗中進一步驗證。

（5）綜合收率難以提高，工藝路徑需優(yōu)化設(shè)計

要顯著提高丙交酯綜合收率，須對整個丙交酯工藝路徑進行重新設(shè)計，識別每個環(huán)節(jié)的設(shè)備參數(shù)對產(chǎn)物綜合收率的影響，從而妥善選擇每個步驟的反應(yīng)器和反應(yīng)條件。

從專利技術(shù)來看，國內(nèi)更側(cè)重丙交酯應(yīng)用相關(guān)專利申請，生產(chǎn)專利技術(shù)不足10%

丙交酯專利的申請主要集中在科研院所，企業(yè)的參與程度不高。中科院長春應(yīng)化所在丙交酯產(chǎn)品應(yīng)用方面的專利最多，其他科研院所申請專利較多的有山東理工大學(xué)、濟南大學(xué)、南京工業(yè)大學(xué)與南京大學(xué)等。全球申請專利最多3家企業(yè)——道達爾-科碧恩公司、NatureWorksLLC.和Futerro公司均為國外生產(chǎn)企業(yè)。

這說明，國內(nèi)有關(guān)機構(gòu)在丙交酯領(lǐng)域掌握的創(chuàng)新技術(shù)以實驗室技術(shù)突破為主，工程化實踐和產(chǎn)業(yè)化方面的創(chuàng)新仍然與國外企業(yè)有一定差距。此外，國內(nèi)機構(gòu)申請的專利中，涉及丙交酯生產(chǎn)的不足10%，其余均為丙交酯的應(yīng)用或者提純，這更加表明丙交酯生產(chǎn)領(lǐng)域的技術(shù)有待進一步突破。

工業(yè)化企業(yè)僅兩家，多家企業(yè)積極研發(fā)生產(chǎn)技術(shù)投建新裝置

從工業(yè)化情況來看，國內(nèi)僅有兩家企業(yè)實現(xiàn)量產(chǎn)，但兩家企業(yè)均有聚乳酸裝置，丙交酯并未對外銷售。

此外仍有多家企業(yè)計劃新建丙交酯裝置，其中包含河南金丹乳酸科技股份有限公司、聯(lián)泓新材料科技股份有限公司、中糧科技等，中國丙交酯生產(chǎn)技術(shù)較海外龍頭企業(yè)仍有一定差距，但隨著國內(nèi)企業(yè)及可研單位不斷進行技術(shù)研發(fā)及升級，中國丙交酯生產(chǎn)有望縮短與國際生產(chǎn)水平的差距。