熔融缩聚法制备PLA生物可降解材料催化剂体系研究进展

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.12.003

中国塑料 ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (12): 13-19.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2025.12.003

熔融缩聚法制备PLA生物可降解材料催化剂体系研究进展

李顺美¹, 章栋², 许乐瑶¹, 冀蓉蓉¹, 董世星¹, 周凌¹, 赵西坡¹()

^1.湖北工业大学材料与化学工程学院，武汉 430068
^2.湖北富思特材料科技集团有限公司，湖北孝感 432500

收稿日期:2025-03-24 出版日期:2025-12-26 发布日期:2025-12-22
通讯作者: 赵西坡，xpzhao123@163.com
E-mail:xpzhao123@163.com

Research progress in catalytic systems for melt polycondensation of poly（lactic acid） biodegradable materials

LI Shunmei¹, ZHANG Dong², XU Leyao¹, JI rongrong¹, DONG Shixing¹, ZHOU Ling¹, ZHAO Xipo¹()

^1.School of Materials and Chemical Engineering，Hubei University of Technology，Wuhan 430068，China
^2.Hubei Firsta Material Science and Technology Group Co，Ltd，Xiaogan 432500，China

Received:2025-03-24 Online:2025-12-26 Published:2025-12-22
Contact: ZHAO Xipo E-mail:xpzhao123@163.com

摘要/Abstract

摘要：

系统综述了熔融缩聚法制备聚乳酸（PLA）的催化剂体系，如锡类和钛系等金属催化剂，稀土类及磷钨杂多酸等低毒绿色催化剂，重点探讨催化机制及其对产物性能的影响。二元及多元复合催化剂体系具有协同效应，充分发挥催化活性，提升反应速率、产物光学纯度及热稳定性等特点。同时，重点分析了复合催化剂体系与分步催化工艺的的协同效应，为绿色、可控合成高性能PLA提供理论依据与技术路径。未来需进一步探索低毒、绿色高效催化体系，发挥催化剂协同效应，优化添加工艺和聚合动力学，实现高分子量PLA的合成。

关键词: 聚乳酸, 熔融缩聚法, 催化剂

Abstract:

This review systematically summarized the catalytic systems used in the melt polycondensation of poly（lactic acid）（PLA）. It covers conventional metal⁃based catalysts （e.g.， tin and titanium compounds） and low⁃toxicity alternatives （e.g.， rare⁃earth compounds and phosphotungstic heteropolyacids）， with special emphasis on their catalytic mechanisms and influence on final product properties. The development of binary and multi⁃component composite catalysts was highlighted， as these systems demonstrate remarkable synergistic effects that enhance catalytic activity， reaction rate， and the optical purity and thermal stability of PLA. Particular attention was given to the coordination between composite catalysts and stepwise catalytic processes， offering theoretical and technical pathways for the green and controllable synthesis of high⁃performance PLA. Future research should focus on developing efficient， low⁃toxicity catalysts， optimizing synergistic combinations， refining processing technologies， and elucidating polymerization kinetics to facilitate the production of high⁃molecular⁃weight PLA. These advancements are crucial for expanding the industrial application of PLA as a competitive biodegradable material within circular economy systems.

Key words: poly （lactic acid）, melt polycondensation, catalysts

中图分类号:

TQ321

李顺美, 章栋, 许乐瑶, 冀蓉蓉, 董世星, 周凌, 赵西坡. 熔融缩聚法制备PLA生物可降解材料催化剂体系研究进展[J]. 中国塑料, 2025, 39(12): 13-19.

LI Shunmei, ZHANG Dong, XU Leyao, JI rongrong, DONG Shixing, ZHOU Ling, ZHAO Xipo. Research progress in catalytic systems for melt polycondensation of poly（lactic acid） biodegradable materials[J]. China Plastics, 2025, 39(12): 13-19.

图/表 5

图1 PLA 聚合和热降解的反应机理［17］

Fig.1 Reaction mechanism for PLA polymerization and thermal degradation［17］

图2 氯化亚锡催化聚乳酸熔融合成的机理［26］

Fig.2 Mechanism of stannous chloride⁃catalyzed polylactic acid melt synthesis［26］

图3 L⁃乳酸缩聚反应中的两个平衡反应［55］

Fig.3 Two equilibrium reactions in the polycondensation reaction of L⁃lactic acid［55］

图4 高分子量L⁃乳酸的合成原理［57］

Fig.4 Synthesis principle of high molecular weight L⁃lactic acid［57］

图5 L⁃乳酸水溶液合成高分子量PLLA的反应方案［62］

Fig.5 Reaction scheme for the synthesis of high molecular weight PLLA from aqueous L⁃lactic acid solution［62］

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