聚乳酸项目产品技术深度调查

第一节 国内市场最新技术运用状况

1、海正聚乳酸生产技术填补国内空白

2008年5月20日受科技部发展计划司委托浙江省科技厅组织中科院院士等专家对海正“5000吨/年玉米塑料聚乳酸树脂及制品关键技术的 研究 ”项目进行了鉴定验收专家组对海正聚乳酸给予了高度评价一致认为海正聚乳酸生产工艺合理先进在催化体系及连续聚合等方面具有重大创新产品填补国内空白质量达到国际先进水平

利用生物技术以可再生植物资源为原料生产出新型生态材料解决传统塑料带来的“白色污染”节省石油资源消耗推进绿色环保事业及社会可持续发展已成为国家的重大战略需求20世纪初海正集团以宏远的战略眼光和对聚乳酸产业发展态势的深刻理解认识到聚乳酸产业广阔的市场前景及在促进社会可持续发展方面的重大意义与中科院长春应用化学 研究 所合作集合大量的人力和物力进行聚乳酸产业化技术研发

经过7年潜心研发海正先后完成了聚乳酸的小试中试生产并于2007年建成了国内首条年产5000吨的聚乳酸示范生产线经过半年多时间的调试和完善2007年底海正年产5000吨聚乳酸示范生产线实现稳定生产产品开始批量投放海内外市场并获得了客户的广泛认可海正聚乳酸产业得到科技部门的大力支持先后被列为浙江省重大科技引导项目国家科技攻关计划项目

海正年产5000吨聚乳酸示范生产线成功投产标志着我国聚乳酸产业完成了技术积累步入市场化生产的新阶段并成为世界上第二个实现聚乳酸产业化生产的国家。

2、低成本聚乳酸关键技术的 研究 取得新进展

中科院长春应化所在低成本聚乳酸关键技术的 研究 中取得重要突破，日前该项目通过了长春市科技局组织的专家验收。专家组认为，该项目为聚乳酸的产业化提供了成套的低成本新型工艺技术，建成了世界第二条千吨级以上、国内规模最大的年产5000吨聚乳酸(PLA)生产线，并实现了聚乳酸万吨级规模化生产前期技术，产业化前景广阔。

聚乳酸是世界公认的21世纪最具发展前景的绿色环保材料，其生产步骤多，工艺复杂，涉及化学和化工技术范围广，是世界各国竞相研发的热点。目前主要生产国家有美国、日本、德国等，其中只有美国NatureWorks公司达到了大批量的产业化。

中科院长春应化所以其扎实的科研积累和对环境友好新材料发展态势的准确把握，2000年开始把 研究 重点聚焦到这一重大方向上，与浙江海正集团开展了联合攻关，2005年完成了聚乳酸全套200升反应釜（生产能力30吨/年）的中试，建成了国内第一条聚乳酸中试生产线。为进一步加速产业化步伐，陈学思 研究 员课题组于2005年承担了长春市科技计划项目“低成本聚乳酸关键技术的 研究 ”，开展聚乳酸生产关键技术的 研究 。

经过3年多的不懈努力，课题组深入开展了从乳酸到丙交酯单体的制备及其聚合得到聚乳酸的最佳反应条件和工艺探索，提高了产物收率，将丙交酯的收率从90%提高到97%。设计并合成了具有自主知识产权的用于低聚乳酸裂解制备丙交酯单体、本体聚合的催化剂。以L-乳酸为起始原料通过若干步骤化学合成和聚合方法，优化工艺条件，进行生产设备改造，最终得到可工业应用的聚L-乳酸树脂（PLA）及其PLA一次性应用制品。PLA的基本物理性能达到了国外同类产品的指标，为万吨级产业化生产提供了合理的技术参数。

3、生物降解聚乳酸型复合材料获发明专利

由中科院长春应化所冉祥海、董丽松等科研人员研制的“四元复配完全生物降解聚乳酸型复合材料及应用”项目，近日获国家发明专利授权。

据了解，聚乳酸（PLA）脆性严重，抗撕裂强度低；同时热稳定性较差，使得PLA难以进行稳定的吹塑成膜。

该项发明改善了PLA的流变行为，可制备适合于通用设备加工的、具有良好柔韧性和抗撕裂强度的聚乳酸复合材料。该四元复配可完全生物降解的聚乳酸型复合材料，可以通过吹塑成型的方法来制备物理化学性能优良的薄膜制品。该薄膜制品生物降解速度可控，可广泛用于包装 行业 及农用产品。

4、聚乳酸透明度有望提高

山西省化工 研究 院成功开发出聚乳酸（PLA）专用成核剂可大大提升生物基塑料的加工和应用性能，扩大绿色塑料的应用范围，即将开始工业化推广。

被称作绿色塑料的聚乳酸是生物基塑料的代表性品种。虽然这种结晶性热塑性聚酯具有良好的力学性能和可降解性能，但与传统聚酯塑料相比，其结晶速度缓慢，成型制品多呈非晶态，大大降低了其耐热性和力学性能，严重制约了材料的加工和应用。山西省化工 研究 院开发的专用成核剂则有针对性地解决了这一突出问题，将大大拓展聚乳酸的应用领域。

以包装市场为例，目前只有聚丙烯能满足材料的透明性需求。一旦聚乳酸的透明性得以提高，凭借绿色塑料的绝对优势，必将圈出相当大的市场份额。

第二节 国际市场最新技术运用状况

1、花王化工开发改质型聚乳酸“ECORA”

花王化工 研究 中心（TechnoChemicalResearchCenter）利用结晶控制技术及软化技术，开发出了与普通石油类树脂具有同等性能的改质型聚乳酸“ECORA”。有挤压成型和射出成型用2种，主要用于薄膜产品及个人电脑机身等塑料制品。

目前，使用率最高的植物树脂为聚乳酸。其市场规模仅在日本国内每年就达到6000t左右，预计今后将增至目前的4倍以上。然而，原来的聚乳酸存在质硬、易碎、在高温下无法使用及成型时间长等问题，使用范围有限。具体而言，原来的聚乳酸虽然透明性好，但比聚丙烯（PP）等质硬，因此不易挤压成型。射出成型要获得充分强度，就需花费大量时间。

花王化工 研究 中心为实现与PP及ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）的同等性能，对聚乳酸进行了改进。此次开发出了挤压成型及射出成型用2种改进型聚乳酸。

其中挤压成型用聚乳酸不但确保了透明性，还具有与PP等同等的柔软性。一般情况下，树脂内部有结晶和非结晶部分。该中心认为，树脂的结晶尺寸会影响透明性，非结晶部分的物性会影响柔软性。在 研究 了多种结晶控制技术之后，通过添加该公司自主开发的结晶促进剂，形成了纳米尺寸结晶，成功地确保了透明性。并且，通过添加软化剂，为非结晶部赋予了柔软性。

而射出成型用聚乳酸则由于结实、易加工，从而提高了生产效率。射出成型的树脂除了成型后的强度之外，还具有利用低温模具在短时间内成型的生产效率。一般情况下，PP及ABS的成型条件是模具温度为30℃，成型时间为30秒。而原来的聚乳酸由于结晶化速度慢，因此需要在120℃、600秒的条件下处理成型。

所以，该中心 研究 了利用结晶促进剂控制结晶化速度的方法。针对低温及高温两个领域各自的结晶化速度，通过添加该公司自主开发的结晶促进剂，在约30～120℃的大温度范围内提高了结晶化速度（图3）。加工后产品的抗冲击性及耐热性达到了与PP及ABS同等的水平。

2、日本东丽大规模生产车用环保型聚乳酸纤维材料

日本东丽工业公司宣布，该公司已经开始正式大规模生产环保型聚乳酸纤维材料(PLA)和植物性聚酯,这些产品将应用于汽车。从今年7月14日开始，东丽已经为丰田汽车公司最新的混合模式凌志HS250h提供躯干和车内地板覆盖物。

与此同时，东丽正在对其他汽车制造商展开产品促销。东丽第一年的销售目标是200吨，包括天车内花板和门装饰装潢材料，到2015年东丽产品销售预期增长至5000吨。

现在人们的环保意识日益增强，身处这样一个时代，汽车制造商正在努力开发先进技术，他们目标是迎合现代化社会的需求，即与环境共存。公司正在积极考虑，将汽车内部组成部分从现有的以石油为基础的材料，改成植物性材料，这样，车辆重量可以减轻5-10%。将来，利用植物性材料将会出现一个爆炸性发展，因为它可以降低车辆生命周期中二氧化碳排放量，并有利于减少使用有限的矿物燃料资源。

根据东丽公司下属的化学创新公司提出的口号，东丽正在积极发展环境友好型产品，旨在通过销售其环保型汽车零部件，促进可持续发展的循环型社会。

3、聚乳酸制成环保电线未来可能用于光纤

日本一名技术员以源自植物的聚乳酸为绝缘体制成了环保电线，这种电线生产过程中排放出的二氧化碳量约是使用来自石油的聚乙烯材料时的一半，而且聚乳酸材料还有可生物降解不污染环境的优点。

聚乳酸被称为“对环境友好的塑料”，广泛应用于生产塑料文件夹等用品，但是用来生产电线还需要解决一些技术问题。首先是聚乳酸电线会比较硬，一弯曲就会折断。日本兵库县的技术员名切卓男发现，由于聚乳酸分子存在右旋和左旋等类型，只要向右旋聚乳酸分子中添加少量左旋分子，就能制成柔软的聚乳酸材料。

制作电线时，让铜线穿过熔融的聚乳酸，聚乳酸冷却凝固后电线就制作完成，但是这个过程中又存在另一个问题。聚乳酸绝缘体的内侧冷却比外侧慢，如果内外不同时冷却的话，容易出现厚度不均匀的问题，铜线容易剥离。为此，名切卓男又开发了一种专用装置，能促进绝缘体内侧的聚乳酸凝固，同时放慢外侧聚乳酸的凝固速度，从而制成厚度均匀的环保电线。

聚乳酸可用来制成透明的材料，所以，新技术还有可能用于生产光纤，但这还需要解决生产成本过高等问题。

第三节 国内技术市场区域优势

目前聚乳酸的生产在我国仍属起步阶段，企业分布较为分散，还没有形成具有规模及影响力的产业及技术集群，目前比较具备技术优势的有：

1、中科院长春应用化学所

中国科学院长春应用化学所的聚乳酸生产技术已取得了突破性进展。该 研究 所与企业合作，已经拥有30吨/年的生产能力，计划扩产达到5000吨/年。目前，该公司已经开展以聚乳酸为原料的制品开发，部分产品出口。

2、海正集团

早在1998年，位于台州的海正集团就组成科研小组，着手攻关聚乳酸。目前，该公司已掌握了乳酸的发酵、提取、聚合等多项关键技术，并在工艺设计中充分体现了环保和清洁生产的要求。由浙江海正集团有限公司研制的新型生物降解塑料—聚乳酸（PLA），目前已进入产业化中试阶段，计划两年内建成1万吨/年规模。

3、中国科学院成都有机化学有限公司

中国科学院成都有机化学有限公司，于2001年成立。由其前身成都有机化学 研究 所承担的国家“863计划”立项项目-“超高分子量聚-DL-乳酸骨折内固定系统”以实验室阶段 研究 成果作价200万元，转让给四川迪康集团控股的迪康药业股份公司（上市公司），并共同组建了“成都迪康中科生物医学材料有限责任公司”（简称迪康中科），到2003年，新公司已经建成了年产“聚-DL-乳酸500公斤”的中试生产线；完成了按GMP标准3000平方米生物医学制成品车间的建设工作，实现了聚乳酸可吸收骨内固定螺钉的商品化。该公司在2002年完成销售收入1000余万元，并以863项目“超高分子量聚-DL-乳酸及其骨折内固定系统”为基础，成功申请到2002年度国家高技术产业化新材料专项“可吸收聚乳酸生物医学材料及系列制件产业化项目”拨款400万；该项目建设规模为年产聚乳酸2000公斤，可吸收骨内固定器30万件，可吸收医用防粘连膜100万张，可吸收缝线500万根；整个项目年产值将达到10亿元人民币。

聚乳酸作为一种优异的可生物可降解材料，在国内外得到大量 研究 。近年来我国申请人申请的聚乳酸相关专利数量增长较快，这说明我国相关 研究 机构开始逐渐重视聚乳酸的开发，但目前国内申请人主要为高校，企业所占分额较少。相比之下，国外主要集中于企业。表明我国聚乳酸基本处于 研究 探索阶段，而国外正处于产业化前期，目标直指经济效益。

通过中国专利数据库可以发现，国内聚乳酸的专利申请情况为：高校和 研究 所占63％，企业为26％，企业的聚乳酸专利申请量远少于高校。在中国申请聚乳酸专利的国外申请人主要为企业。

此外，从DERWENT专利数据库可以发现，聚乳酸专利的国外申请人绝大部分为企业，而且许多为国际知名大企业，其中专利族申请量最多的前十大公司为SHIIMADZUCORP、UNITIKALTD、KANEBOLTD、MITSUICHEMINC、MITSUITOATSUCHEMINC、MITSUBISHIPLASTICSINDLTD、TORAYINDINC、TOYOBOKK、KANEBOGOSENKK和MITSUIPETROCHEMINDCOLTD。MITSUBISHIPLASTICSINDLTD，作为世界上聚乳酸包装应用 研究 的领头羊，所公开的专利申请总量最多，其 研究 在一定程度上代表了聚乳酸包装应用 研究 的世界最新动态。纤维应用领域聚乳酸专利最多的公司为TORAYINDINC。

我国应加强产、学、研合作，一方面可以促进高校等 研究 机构聚乳酸相关成果产业化，另一方面也可以为企业增加创新能力，取得竞争优势、并早日占据国内市场。积极关注世界聚乳酸的领头羊企业，想方设法引进消化吸收其产品和技术，迅速提升国内聚乳酸生产档次和能力，并为高起点的二次创新赢得时间和有利条件。比如MITSUBISHIPLASTICSINDLTD公司的聚乳酸包装技术，TORAYINDINC公司的纤维应用技术等，都值得各生产企业予以高度关注。

第四节 新项目投资推荐区域（或省市）（CMRN中经纵横建议）

根据各区域目前的聚乳酸发展现状及区域工业机械投资环境 分析 ，现认为吉林省具有较大的发展潜力：

吉林省以生物医药、生物农业、生物制造、生物资源保护及开发利用等四大领域为重点，重点发展新型疫苗、基因工程药物、现代中药等重大疾病防治药物；加速玉米、大豆、牛等重要农作物和高产优质畜禽良种繁育的产业化；推进重要微生物和酶制剂的工业生产和应用，做宽、做深玉米深加工产业，发展医药中间体、淀粉化工品等生物制造产业。大力推进长春国家生物产业基地建设；结合吉林省生物技术产业实际，选择区域优势明显、产业基础较好的地区，组织建设通化现代中药，以延边、白山为中心长白山优势资源及深加工，以吉林、四平、辽源为核心区松辽平原生物农业，以长春、松原为核心区中西部生物制造和生物资源保护及开发利用等产业基地建设，发挥集聚效应，形成具有吉林特色和比较优势的生物高技术产业经济增长极。

——生物制药。充分发挥我省在生物工程领域的技术人才优势，重点发展疫苗、基因工程药、现代中药、创制药物、现代医疗器械等产业，同时带动生物诊断试剂、血液制品及生化类药物的发展。

——生物农业。依托吉林省生物农业的基础和比较优势，适应生态省建设的省情，加大农业生物技术的推广应用，加快农业优良种质资源繁育、家畜胚胎工程、生物农药及生物肥料、生物防治技术等重点领域发展。

——生物制造。依托吉林省农业大省、粮食大省的优势，应用生物技术加快生物制造产业发展。重点加快发展氨基酸、赖氨酸、谷氨酸、L-乳酸、聚乳酸等有机酸，纤维素酶、淀粉酶、糖化酶、高温脂肪酶等工业酶制剂产品，高果糖、麦芽糖、低聚糖、木糖醇等糖及其衍生物，黄原胶等高档食品添加剂及保健产品等，加快技术研制开发及产品产业化进程。发展以玉米为主的生物基燃料酒精、生物柴油等新能源产业。加快生物材料发展。

——生物资源保护及开发利用。依托吉林生态省建设，充分发挥吉林省生态资源和生态环境的比较优势，加强生态环境的保护治理，支持退化植被恢复重建技术开发、应用及示范。围绕长白山特产生态资源，以规范保护和合理开发利用为原则，建设长白山原生境、种质库、DNA库，发展组织培养技术，筛选可供产业化开发的关键优异生物资源。

充分发挥生物产业发展的比较优势，以东北老工业基地振兴和长春国家生物产业基地建设为契机，按照产业化、国际化、市场化的发展方向，围绕生物医药、生物制造、生物农业、生物资源保护与开发利用等四大重点领域，建设以长春为核心区的长春国家生物产业基地、以通化为核心区的通化现代中药高技术产业基地、以延边、白山为核心区的长白山优势资源及深加工高技术产业基地、以吉林、四平、辽源为核心区松辽平原农业生物技术产业基地、以长春、吉林、松原为核心区的中西部工业生物技术产业基地等五大产业基地，滚动组织实施重点组织长春生物制品 研究 所生物制品高技术产业园区、艾滋病疫苗、生物导弹、基因工程长效红细胞生长素、尿胰蛋白酶抑制剂、盐酸关附甲素、盐酸博安霉素、转基因玉米、杂交大豆、超级粳稻、聚乳酸、磷脂酰胆碱、无水结晶柠檬酸、衣康酸、谷氨酸钠、秸秆等生物质柴油、氢能等100项重大项目。力争“十一五”期间，吉林省生物产业新增投入100亿元；到“十一五”末期，吉林省生物产业完成产值1000亿元，形成产业集聚和规模效应，促进吉林省生物产业迅速做大做强。
 

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