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摘 要

聚乳酸（PLA）是乳酸的一种非常常见的衍生物，聚乳酸是以乳酸单体经过化学合成或者经过生物合成的一种高分子材料，聚乳酸在自然环境中会完全降解生成二氧化碳和水。此外聚乳酸还具有良好的加工性能，可同时适用于吹塑、注塑、吸塑、挤出、纺丝等加工方法，用聚乳酸快餐盒替代传统的快餐盒正是利用了聚乳酸可生物降解这一特点，这也是绿色环保的需要。但是聚乳酸的昂贵的价格阻碍了聚乳酸快餐盒的工业化生产，生产成本是我们首先需要解决的问题，这需要整体产业链的配合，广而言之需要把生物降解材料聚乳酸的研究开发与应用，做为一个系统的环保产业来发展从而降低聚乳酸的价格，以此加快聚乳酸快餐盒的工业化进程。其次是聚乳酸快餐盒配方选择要遵循：无毒安全卫生、耐高温并且保温、防水防油、容易降解、有一定的抗压性。

关键词：快餐盒 聚乳酸 可降解 低成本 易降解

The feasibility analysis of poly lactic acid fast food box production

Abstract

Polylactic acid (PLA) is a very common lactic acid derivatives, poly lactic acid in lactic acid monomer through chemical synthesis or after biosynthesis of a kind of polymer material, In a natural environment will fully biodegradable poly (lactic acid) (PLA) generates carbon dioxide and water. Polylactic acid also has good processing performance, but also suitable for blow molding, injection molding, blister, such as extrusion, spinning processing method, Replace the traditional snack box with polylactic acid snack box is use of biodegradable poly (lactic acid) (PLA) this characteristic, this also is the need of green environmental protection. But expensive price of poly (lactic acid) (PLA) hindered the industrialized production of polylactic acid snack box, The cost of production is the first thing we need to solve the problem, it requires the whole industry chain to cooperate, Broadly speaking need to research and development and application of polylactic acid biodegradable materials, environmental protection industry as a system of development so as to reduce the price of poly (lactic acid) (PLA), In order to speed up the industrialization process of polylactic acid snack box. Polylactic acid (PLA) followed by snack box formula to choose to follow: non-toxic safety and health, high temperature resistance and thermal insulation, waterproof and oil, easy degradation, there is a certain resistance to pressure.

Keywords: Fast food box; Poly lactic acid; Biodegradable; Low cost; The degradation period

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 聚乳酸概述 1

1.1聚乳酸的种类 1

1.2聚乳酸的环保特性 1

1.3聚乳酸的加工特性 2

第二章 聚乳酸的合成成本分析 2

2.1乳酸的制备方法 2

2.1.1发酵法 2

2.1.2合成法 3

2.1.3酶化法 3

2.1.4乳酸各种合成方法优缺点比较 3

2.2聚乳酸的合成方法 4

2.2.1间接聚合法 4

2.2.2直接聚合法 4

2.3聚乳酸合成工艺的比较 4

2.4国内外聚乳酸生产成本分析 6

第三章 聚乳酸快餐盒的生产 6

3.1聚乳酸快餐盒配方选择 6

3.2聚乳酸快餐盒的生产设备 8

3.3聚乳酸快餐盒的工艺流程 9

3.4聚乳酸快餐盒与市面上一次性快餐盒的比较 9

3.5聚乳酸快餐盒实际生产的成本分析 10

3.6聚乳酸快餐盒生产技术成本分析 11

3.7聚乳酸快餐盒工业化生产的外界环境成本分析 12

3.8聚乳酸快餐盒投资效益分析 12

第四章 聚乳酸快餐盒降解周期分析 13

4.1聚乳酸快餐盒简单的水解降解 13

4.2聚乳酸快餐盒的微生物及酶降解 14

第五章 聚乳酸快餐盒应用前景展望和问题分析 14

参考文献： 16

第一章 聚乳酸概述

聚乳酸（PLA）是乳酸的一种非常常见的衍生物，聚乳酸是以乳酸为单体经过化学合成或者经过生物合成的一种高分子材料，聚乳酸中因为含有不对称碳原子所以具有旋光性，聚乳酸具有无毒无刺激性气味并且具有优良的生物相容性和生物降解性。聚乳酸在室温下比较稳定，当温度超过55℃或者在富氧以及微生物的作用下会完全降解生成二氧化碳和水。

1.1聚乳酸的种类

根据立体构型的不同, 聚乳酸( PLA) 可以分为聚左旋乳酸( PLLA) 、聚右旋乳酸( PDLA) 和聚消旋乳酸( PDLLA) 三种^[1]。其中, 常用易得的是PLLA 和PDLLA。PLLA 是半结晶性的, Tg 为50~60℃ , Tm 为170~ 180℃ , 而PDLLA 是无定型的透明材料, Tg 为50~ 60℃ , Tm 为170~ 180℃ , 而PDLLA 是无定型的透明材料, Tg 为50~ 60℃^[2]。

1.2聚乳酸的环保特性

聚乳酸可以以玉米等农作物为原料，经过微生物发酵得到乳酸单体，再通过聚合得到生物降解高分子材料。聚乳酸的生产能耗只相当于传统石油化工产品的20%—50%，产生的二氧化碳气体则只为相应的50%^[3]。聚乳酸制品废弃在自然环境中，在微生物、水、酸和碱的作用下能彻底分解成为二氧化碳和水，随后经过光合作用，又成为淀粉的起始原料（图1）^[4]，不会对环境产生污染，所以聚乳酸是一种完全自然循环型的可生物降解的材料。

1.3聚乳酸的加工特性

聚乳酸除了上述优良的环保特性外还具备其他优良的性能，聚乳酸的强度、压缩应力、缓冲性、耐药性、防潮、耐油性等方面均优于聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯等材料的性能。聚乳酸可同时适用于吹塑、注塑、吸塑、挤出、纺丝等加工方法，因此这也为聚乳酸快餐盒的加工制造提供了有利条件，更加利于聚乳酸快餐盒的大规模的工业化生产制造。

第二章 聚乳酸的合成成本分析

2.1乳酸的制备方法

2.1.1发酵法

发酵法的主要途径是糖在乳酸菌作用下，并且调节pH值在5左右，发酵三到五天制得粗乳酸。发酵法的原料一般是玉米、大米、甘薯等淀粉质原料，以苜蓿、纤维素等作原料，乳酸发酵阶段能够产酸的乳酸菌很多，但酸的质量却不高，主要是根霉菌和乳酸杆菌等菌系。不同菌系其发酵途径不同，可分同型发酵和异型发酵，实际由于存在微生物其它生理活动，可能不是单纯某一种发酵途径。

2.1.2合成法

乳腈法：乳腈法是将乙醛和冷的氢氰酸连续送入反应器生成乳腈（或直接用乳腈作原料），用泵将乳腈打入水解釜，注入硫酸和水，使乳腈水解得到粗乳酸。然后再将粗乳酸送人酯化釜，加入乙醇酯化，经精馏、浓缩、分解得精乳酸。美国斯特林化学公司及日本的武藏野化学公司均采用此法合成乳酸。　　
丙烯腈法 ：丙烯腈法是将丙烯腈和硫酸送入反应器中水解，再把水解物送人酯化反应器中与甲醇反应；然后把硫酸氢铵分出后，粗酯送入蒸馏塔，塔底获精酯；再将精酯送入第二蒸馏塔，加热分解，塔底得稀乳酸，经真空浓缩得到产品。

丙酸法：丙酸法以丙酸为原料，经过氯化、水解得粗乳酸；再经酯化、精馏、水解得产品。该法原料价格较贵，仅日本大赛路公司等少数厂家采用。反应如下：CH₃CH₂COOH Cl₂→CH₃CHClCOOH NaOH→CH₃CH(OH)COOH NaCl

2.1.3酶化法

氯气丙酸酶法转化：利用纯化了的L-2-卤代酸脱卤酶和DL-2-卤代酸脱卤酶分别作用于底物L-2-氯丙酸和DL-2-氯丙酸，脱卤制得L-乳酸或D-乳酸。L-2-卤代酸脱卤酶催化L-2-氯丙酸，而DL-2-卤代酸脱卤酶既可催化L-2-氯丙酸，又可催化L-2-氯丙酸生成相应的旋光体，催化同时发生构型转化。丙酮酸酶法转化：从活力最高的乳酸脱氢酶的混乱乳杆菌DSM20196菌体中得到D-乳酸脱氢酶，以无旋光性的丙酮酸为底物可得到D-乳酸。

2.1.4乳酸各种合成方法优缺点比较

发酵法制备乳酸的优点是以玉米等可再生农作物为原料，我国是农业大国用于制备乳酸的原料较为充足并且价格较为低廉，可以低成本的获得乳酸这一合成聚乳酸的原料，但是该方法的缺点是发酵的过程不可控，而且效率不是很高。而合成法和酶化法效率达到了但是成本相对较高。

2.2聚乳酸的合成方法

就目前而言聚乳酸的合成制备有两个方法：第一个是间接法也即丙交酯开环聚合法（ROP发）；第二个就是直接聚合法（PC）法^[5]。这两类方法均以乳酸为原料。

2.2.1间接聚合法

丙交酯开环聚合法是目前最常用的方法。为了有效控制聚乳酸相对分子质量的分布，和控制产物的立体构型，研究人员开始使用各类催化剂进行开环聚合的研究。按催化剂类型分为：质子酸型、卤化物型、阴离子型、有机吕化合物、稀土类化合物等等^[6]。按开环聚合的机理分为：阴离子开环聚合、阳离子开环聚合、配位开环聚合、酶催化开环聚合等^[7]。

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