金丹科技丙交酯項目試車,打通可降解 PLA 生產關鍵環節!
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11月29日,金丹科技發布關于丙交酯項目試車的公告。公司丙交酯項目已于近期投料試車。截至目前,裝置運行平穩,工藝路線打通,產品質量指標逐步提升。
丙交酯為從原材料乳酸生產聚乳酸過程中的關鍵中間體。國內公司在乳酸制備丙交酯環節缺少有效的工業化解決方案,成為制約我國聚乳酸產業發展的瓶頸。繼浙江海正、安徽豐原之后,金丹科技與南大合作研發以有機胍為催化劑制備丙交酯技術,打通對應工藝路線,目前1萬噸丙交酯產線已試車成功,裝置運行平穩,產品質量指標逐步提升。
金丹科技目前規劃有年產1萬噸聚乳酸生物降解新材料項目,建設期12個月。此外,公司遠期共有10萬噸聚乳酸產能規劃。本次丙交酯試車成功將大幅增強未來公司聚乳酸業務落地的預期,推動公司持續發展。
禁塑限塑令+生物基環保抗菌材料,聚乳酸市場將迎高速增長。預計國家《關于進一步加強塑料污染治理的意見》政策落地后,PLA未來市場需求增量將達15倍以上。此外,PLA具有良好的透明度、光澤性、抗菌性和生物降解性能,隨健康、環保成為消費主流,PLA可用于替代傳統塑料化纖等用于日用品、紡織服裝等領域,對應市場替代空間廣闊。
一、打通丙交酯生產工藝路線,實現進口替代
目前聚乳酸 PLA 的生產主要采用丙交酯開環聚合工藝。行業內生產丙交酯公司主要為海外 NatureWorks、道達爾-科比恩和海正。
前幾年國內廠商買道達爾-科比恩泰國工廠的丙交酯,其泰國工廠投產了聚乳酸生產線,丙交酯開始自用不外售。由于原料短缺,聚乳酸產品成本與價格快速提升。丙交酯的進口替代成為國內聚乳酸企業迫切需要解決的問題,市場空間巨大。
丙交酯的化學純度直接制約著合成聚乳酸的合成,通常要求丙交酯中游離酸濃度小于 0.063%,如果丙交酯中游離酸含量過高,則不能合成高分子量的聚乳酸(Mw 10 萬以上),直接限制聚乳酸的應用,高分子量聚乳酸(Mw>25 萬)可作為高附加值的纖維、醫用材料(骨螺釘等)。
理論單耗 1.25 噸 100%乳酸合成1噸丙交酯,而 1 噸 L-丙交酯合成 0.95 噸的聚乳酸。丙交酯的規模化生產突破有望加速國內聚乳酸發展,突破原材料限制的天花板,快速提升可降解塑料滲透率。
二、各下游需求領域快速增長,禁塑令政策推動聚乳酸加速應用
乳酸天然存在于人體之中,具有良好的生物相容性。乳酸系列產品廣泛應用于食品、飼料、生物降解材料、工業、醫藥等領域。
根據市場調研機構 IHS Markit 的統計,從全球市場范圍統計,用于食品飲料領域的乳酸在 2018 年占整體市場的 46.40%,其次為應用于聚乳酸市場占比約為 37.60%。在中國目前食品飲料仍然是最大的應用領域,占70.40%。中國的聚乳酸生產及應用目前處于起步階段,消費占比僅為12.20%。目前全球聚乳酸年生產能力為 24 萬噸,產量約為 20 萬噸。
據統計,中國每年約消耗購物袋 400 萬噸、農膜 246 萬噸、外賣包裝 260 萬噸,且隨著快遞、外賣業務的快速發展,塑料需求持續增長。而對于這些領域,特別適用可降解塑料。假設替代 10%,即可新增 90 萬噸以上可降解塑料需求。我們認為隨著技術進步、規模化生產、成本下降、環保理念提升,可降解塑料未來成長空間 10 倍以上。
三、上下游產業鏈持續延伸,盈利中樞持續提升
金丹科技目前主要產品為乳酸,乳酸鈉和乳酸鈣,地處豫東平原,位于我國黃淮海夏播玉米主產區內,乳酸生產所需主要原材料玉米資源豐富,有著難以復制的地域優勢。
目前金丹科技具有 12.8 萬噸乳酸及其衍生物的生產規模,國內市場占有率 60%以上。公司 40 萬噸淀粉項目一期、年產 1 萬噸 L-丙交酯項目、年產 5 萬噸高光純 L-乳酸工程項目按計劃順利推進。
金丹科技未來 3-5 年將根據市場需求、資金狀況,分步、分期建設,在現有產能基礎上,完成 40 萬噸淀粉和熱力二期工程建設,規劃設計建設 20 萬噸乳酸、20 萬噸石膏(乳酸生產過中的副產品,屬于廢物綜合利用)、10 萬噸聚乳酸工程項目,盈利中樞不斷提升。
四、聚乳酸的合成方法
目前聚乳酸的合成主要有兩條方法:丙交酯開環聚合法和直接縮聚法。
丙交酯開環聚合法
開環聚合法是先將乳酸縮聚為低聚物,低聚物在高溫、高真空等條件下發生分子內酯交換反應,解聚為乳酸的環狀二聚體-丙交酯。丙交酯經過精制提純后,由引發劑如辛酸亞錫、氧化鋅等許多化合物催化開環得到高分子量的聚合物。
第一步是乳酸經脫水環化制得丙交酯。
第二步是丙交酯經開環聚合制得聚丙交酯。
直接縮合聚合
乳酸同時具有-OH和-COOH,是可直接縮聚的,采用高效脫水劑和催化劑使乳酸或乳酸低聚物分子間脫水縮合成高分子質量聚乳酸。
采用直接法合成的聚乳酸,原料乳酸來源充足,大大降低了成本,有利于聚乳酸材料的普及,但該法得到的聚乳酸相對分子質量較低,機械性能較差。
聚乳酸在生物可降解材料的重要地位是不言而喻的,商品化了的均聚物及與乙醇酸的共聚物已獲FDA批準,且被許許多多藥物緩釋研究者所采用。
目前聚乳酸面對著兩個挑戰,其一,材料的精細化,即根據具體需要調節其性能(親水性能、化學可修飾性等);其二,降低PLA成本,當降低到一定程度后,PLA則能成為通用降解塑料的首選。
總之,PLA及其共聚物是一類極有前途的可降解高分子材料。

