丙交酯是（shì）聚乳酸生產過程中的關鍵原料（liào）。當今國內外企業普遍（biàn）使用“兩步法”製造聚乳酸， 即首先將乳酸製成丙交酯，丙交酯再開環聚合（hé）成聚乳酸。如果說BDO是PBAT價（jià）格的卡脖子問（wèn）題，那麽丙交酯就是PLA產業鏈的卡脖子之處。

聚乳酸“兩步（bù）法”製備流程（chéng）示意圖

本（běn）文（wén）將介紹丙交酯的市（shì）場行（háng）情、生產製備與技術難點。

一、丙交酯市（shì）場行情

作為聚乳酸国产精品免费福利的重要單體，1單位L-丙交酯可以国产精品免费福利0.95單位的聚乳酸，能獲得多少噸丙交酯，也就決定了我國企業能（néng）生產多少噸聚乳酸。

目前，國內聚乳酸生產企業的丙交酯（zhǐ）主要依賴進口（kǒu）。國際上有能力生產丙交（jiāo）酯的企業主要是Nature Works和道達爾-科碧恩公司， 其中前者的丙交酯不對外銷售，因此我國的丙交酯（zhǐ）主要由道達爾-科（kē）碧（bì）恩公（gōng）司提（tí）供（gòng）。而隨全球高端聚乳酸產品（包括醫用&醫美材料、紡織纖維等）對高品質丙交酯（zhǐ）需求度的不（bú）斷（duàn）增長，道達爾（ěr）-科碧恩也在逐漸停滯（zhì）對外銷（xiāo）售。

國內外聚乳酸主要生產企業&產能（néng）（截至2020年數據）

同（tóng）時，2020年來，受益聚乳酸行業快速發展，國內聚乳酸現有產能開工（gōng）率逐漸提升，新增產能加速建（jiàn）設。根據 《聚（jù）乳酸生（shēng）產技術及市場（chǎng）分析》（劉玲（líng）等，《化學工業（yè）》 （2021,39(03),87-90））數據，2021年後，我（wǒ）國已有百萬噸級聚乳酸產能新（xīn）增計劃公布待建。根據中糧（liáng）科技2021年9月29日投（tóu）資者問答，丙交（jiāo）酯（zhǐ）根（gēn）據化學（xué）光學純度不同（tóng）價格差別較大，目前市場價格（gé）在18000元-20000元左右。

因此我們測算，至（zhì）2025年，對應100萬噸聚乳酸原（yuán）材料，或存至少（shǎo）200億（yì）元丙交酯市（shì）場規模；至我國目前已公布（bù）聚乳酸產能假設可全部投產（chǎn），則前（qián）述市場規模存翻倍可能。而（ér）我國目前丙（bǐng）交酯產能不足10萬噸，這意味著，我國丙交酯市場同樣是一個5年（nián）有望增長10倍的高速發展市場，且競爭壁（bì）壘較聚乳酸市場（chǎng）更高、入局難度更大（dà），有能力進入丙交酯市場的企業將在行業發展（zhǎn）進入成熟期前（qián）享有較聚乳酸市場更好的利潤分享機製。

二、丙交酯的製備

用乳酸原（yuán）料生產丙交酯，主要是利用（yòng）乳酸先縮聚生成乳酸（suān）寡聚體（tǐ），而後乳酸寡聚體再解聚環化生成丙交酯。

整（zhěng）個過程需要（yào）在高溫、負壓以及催化的條件下進（jìn）行，期間為了提高整體收率，未反（fǎn）應物要回流重複利用（yòng），最後通過一定的提純（chún）手段獲得合格的丙交酯產品。

丙交酯生產工藝主要包括縮聚、解聚環化和提純幾個單元：

三（sān）、丙（bǐng）交酯生產技術難點

1、反應器材質要求苛刻

目前用於丙交酯的（de）生產溫度為140~210°C之間，過程中會產生高濃度乳酸，其反應物腐蝕性很強，需要在縮聚、解（jiě）聚反應器以及物料輸（shū）送泵和管道等關鍵單元用上耐高溫（wēn）、耐腐蝕的特殊材質，且（qiě）在負壓環境下材質要有一定（dìng）的耐（nài）久度。同時因為產（chǎn）業化生產要求控製成本，材質的（de）成本不宜過高。

2、反應體係黏度過大

無論是（shì）縮聚（jù）反（fǎn）應過程中的寡聚乳酸體係，還是解聚反應中的寡聚（jù）乳酸體係，在反應過程（chéng）中流量逐漸減小，黏度逐漸增大，這個過程會顯著阻礙體係（xì）生成物的揮發，從而抑製反應向正向進行。

而且體係會形成黏度更大的釜殘，釜殘在溫度降低之後很難（nán）采用泵連續（xù）排料的方式排出，容易堵塞管道，使整個連續化生產（chǎn）失敗（bài）。需要采用具有特殊功能（néng）的蒸發反應器和泵裝置，克服體係（xì）黏度大（dà），反應產物無法及時揮出的障（zhàng）礙。

3、反應條件難以控製

整（zhěng）個反應須在負壓環境下進（jìn）行。由於（yú）設備較多，係（xì）統與外（wài）界的接（jiē）口也（yě）多，從而導致係統密封難的特點，須要借助係統真空度較高的真（zhēn）空泵，但真空泵負荷過高容易造成設備老化，故需要經過改良的（de）真空係統來維持整個體係的負（fù）壓。

此外（wài），體係的熱交換方式也要經過慎（shèn）重選擇，高壓蒸（zhēng）汽熱交換無法達到較高的溫度，而導熱油或電加熱方式又成本較高，且對（duì）缸體材料有更高的（de）要求。故該體係的反應條件需要多種（zhǒng）設備協調配合或者巧妙設計真（zhēn）空係統。

4、催化劑難（nán）以選擇

目前，生產丙交酯主流（liú）采（cǎi）用金屬催（cuī）化劑，主要是鋅和（hé）錫的化合物，如氧化（huà）鋅（xīn）、辛酸亞（yà）錫、氯化（huà）亞錫等，南京大學研究團（tuán）隊最新發現有機胍類催化劑和堿金屬催化（huà）劑也（yě）可以用於丙交酯和聚乳酸的生產。當前使用的催化（huà）劑主要有以下幾個問題: 

1）部分催化劑由於是粉末狀固體（tǐ），與乳酸難以（yǐ）完全（quán）互溶且很難直接加入真空係統，最終影響丙交酯收率。 

2）金屬類催（cuī）化劑易在丙交酯內（nèi）形成（chéng）殘留，不利於（yú）綠色環保的理念，必（bì）須嚴格控製金屬殘留量。

3）有機胍類催化劑不含金屬元素，是未來極具發（fā）展（zhǎn）潛力的（de）綠色催化劑，但此類催化（huà）劑尚未在世界範圍內廣泛使用，其化學性能和（hé）經濟性還有待於在工程放大實（shí）驗中進（jìn）一步驗證。

5、綜合（hé）收率（lǜ）難以提（tí）高，工藝路徑需優化設計（jì）

要顯著提高丙交酯綜（zōng）合收率（lǜ），須對整（zhěng）個丙交酯工藝路徑進行重（chóng）新設計，識別每個環節的設備（bèi）參數對產（chǎn）物綜合收率的影響，從而妥善選擇每個步驟的反應（yīng）器和反應條件。目前，用乳（rǔ）酸生產丙交（jiāo）酯主要有以下幾個環節影響綜合收率（lǜ）: 

1）縮聚反應中難以控（kòng）製產生5~10個乳酸的寡聚體，一般反應條件下，乳酸傾向於縮聚生成二三乳酸聚合體（tǐ），而如果水分不能及時蒸出，反應（yīng）就停留在二三聚體（tǐ），並使後續解聚反應出現爆濺;而如果水分能夠順利蒸出，又很難控製反應停（tíng）留在產物為5~10個乳酸寡聚（jù）體階段，極易（yì）繼續反應生（shēng）成超過5000Da的乳酸多聚體。 

2）各個環（huán）節產生的乳酸、低聚乳酸以及高聚（jù）乳酸難以回收利用。這些反應物產生於反應（yīng）器的各個環節，並且沸點不一，所處的（de）壓力（lì）環境不一，難以充分（fèn）回流。而如果浪費掉這些反應（yīng）物，則丙交（jiāo）酯的（de）綜合收率勢必會受到影響。