聚乳酸是時下熱門的生物降解塑料之一，由乳酸作為單體來源，其中由于乳酸分子中有一個不對稱的碳原子，具有旋光性，有 L-乳酸和 D-乳酸兩種旋光異構(gòu)體，因此聚乳酸會出現(xiàn)三種光學異構(gòu)體：右旋聚乳酸(PDLA)，左旋聚乳酸(PLLA)，外消旋聚乳酸(PDLLA)。
圖 聚乳酸的三種光學異構(gòu)體
分子鏈的立體結(jié)構(gòu)直接決定了聚乳酸材料的性能，比如熱性能、阻隔性、力學性能等等。純的PLLA和PDLA都是熱塑性半結(jié)晶聚合物，結(jié)晶度高達40%，材料顯得硬而脆，也因此不好加工。而PDLLA由于D-乳酸和L乳酸在分子鏈中是隨機排列，破壞了鏈結(jié)構(gòu)的規(guī)整性，因此是透明的非晶型聚合物。
此外，光學異構(gòu)的PLLA和PDLA之間，由于它們之間的強相互作用會發(fā)生立構(gòu)復(fù)合，形成熔點更高、結(jié)構(gòu)更致密、結(jié)晶速率更快的PLA立構(gòu)復(fù)合物，特點之一就是耐熱性大幅提高。
圖 PLLA/PDLA立體復(fù)合的方式，《生物分解塑料與生物基塑料》
一、PLLA幾乎占據(jù)98%以上市場份額，乳酸原料是關(guān)鍵
聚乳酸的三種光學異構(gòu)體中，左旋聚乳酸（PLLA）是目前工業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)的主要產(chǎn)品，這跟乳酸的產(chǎn)能以 L-乳酸為主有關(guān)。
這是因為人體內(nèi)只有代謝 L-乳酸的酶，如果攝入過量 D-乳酸，會引起代謝紊亂甚至酸中毒，在食品工業(yè)或制造醫(yī)藥應(yīng)用中，都是以 L-乳酸為原料，因此絕大多數(shù)乳酸供應(yīng)商都是以生產(chǎn) L-乳酸為主，比如科碧恩-普拉克（Corbion Purac）、嘉吉（Cargill，專供NatureWorks）、金丹科技等等。
根據(jù)IHS Markit出版的《化學經(jīng)濟學手冊——乳酸及其鹽和酯》（2018年9月）的數(shù)據(jù)顯示，全球市場需求以 L-乳酸為主，純 D-乳酸全球市場需求僅約2000噸。
乳酸的工業(yè)化生產(chǎn)以生物發(fā)酵法為主，因此，龐大的 L-乳酸市場需求使得對L-乳酸生產(chǎn)菌株的開發(fā)技術(shù)、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用極為成熟，而D-乳酸發(fā)酵生產(chǎn)的研究仍然處于起步階段。
二、聚乳酸的立構(gòu)復(fù)合耐熱改性備受關(guān)注，PDLA異軍突起
PDLA的性能和PLLA不相上下，但兩者等比例混合形成的立構(gòu)復(fù)合物卻能帶來大幅度的性能改變，比如耐熱性。
2003年，Yamane等發(fā)現(xiàn)聚L-乳酸和聚D-乳酸的立體共聚物比單純的聚L-乳酸有更高的熔點，聚L-乳酸的熔點大約為180℃， 而聚L-乳酸和聚D-乳酸的立體共聚物熔點能夠達到230°C，這一實驗結(jié)果使工業(yè)界對D-乳酸的生產(chǎn)產(chǎn)生了巨大的興趣。
國內(nèi)的陳學思團隊采用選擇性催化劑體系，分別制備高立構(gòu)規(guī)整度的PLLA和PDLA，進而制備兩者的立構(gòu)復(fù)合物，其熔點可高達254℃，耐熱性大幅提高，使用溫度從普通聚乳酸的60℃提高到120℃。
但D-乳酸的產(chǎn)能是個問題。因為純D-乳酸（光學純度99%以上），只有科碧恩·普拉克及武藏野中國廠能以工業(yè)級別提供市場，而國內(nèi)的巨能金玉米、新寧科技等企業(yè)的D-乳酸產(chǎn)能還處于初級階段。
因此PLLA/PDLA立構(gòu)復(fù)合耐熱改性仍然停留在研發(fā)階段，目前市場上暫時沒有相關(guān)的耐熱牌號，也許等將來PDLA的技術(shù)及產(chǎn)能進一步成熟，才有機會得到大面積推廣。
