“限塑”大环境下,高分子材料领域迎来了“PLA时代”,这些企业已布局
自2020年升级版 “限塑令”发布以来,国内企业加速布局PLA行业,产能产量快速提升,供需格局发生改变,且未来产能释放依然存在。PLA下游领域多元化,可以在挤出、注塑、拉膜、纺丝等多领域应用,未来发展可期。
高分子材料领域迎来了“PLA时代”
据介绍,聚乳酸(PLA)是人类解决白色污染的主要替代材料之一,也是实现碳中和、碳达峰材料行业主要的固碳、减碳材料。而实际上,目前市场上主要是以石油基塑料和化纤来生产各类塑料制品,带来了诸多的白色污染。近年来,随着“禁塑”和“双碳”工作推进,高分子材料领域迎来了“PLA时代”。
为什么是它?
聚乳酸,简称PLA,是以富含淀粉的农作物如玉米、土豆、红薯、小麦、甜半自动连续生产。运鸿集团不断整合产业链,关注市场发展趋势,培育自身产业竞争力,壮大产业实力,在环保材料领域创造独特优势。
菜等为原料,采用现代生物发酵技术生产的高分子量高分子材料,或者从秸秆纤维素中,生成人体内所含的高纯度小分子乳酸,再经过特殊的聚合反应而获得。它已被美国美国食品药品监督管理局FDA批准用作可生物降解的生物医用材料,表明其高安全性已被认可。
聚乳酸将引领人们进入一个资源回收再利用的社会。预计在不久的将来,聚乳酸将成为日常生活中必不可少的一部分。
PLA的降解性
PLA在常温下较稳定,但在稍高的温度环境、酸碱环境、微生物环境中容易迅速降解成CO2和水。因此可以通过控制环境和填料使PLA产品在有效期内能够安全使用,废弃后又能及时降解。
影响 PLA 降解的因素主要包括分子质量、结晶状态、微观结构、环境温湿度、pH值、光照时间和环境微生物等。
PLA与其他材料共混可以影响降解速度。如PLA添加一定量的木粉或玉米秸秆纤维能够大大加快降解速率。
PLA的阻隔性能
阻隔性指的是材料防止气体、水蒸汽透过的能力。阻隔性对包装材料来说十分重要,目前市面上最常见的可降解塑料袋就是PLA/PBAT复合材料。改良PLA薄膜的阻隔性能够加宽应用领域。
影响 PLA 阻隔性的因素主要包括自身因素(分子结构和结晶状态)和外界因素(温度、湿度、外力)。
1.对PLA薄膜进行加热会降低其阻隔性,因此PLA不适合作为需要加热的食品包装。
2.对PLA在一定范围内进行拉伸能够增加阻隔性。拉伸比由1增加到6.5时,PLA的结晶度大大提高,因此阻隔性受到改善。
3.在 PLA 基体中添加一些阻挡物(如黏土和纤维)可以提高 PLA 的阻隔性。这是因为阻挡物延长了小分子的水或气体渗透过程的弯曲路径。
4.在PLA薄膜表面进行涂覆处理能够提高阻隔性。
国内重点发展企业
据统计,从消费市场看,2022年,中国聚乳酸表观消费量约7.5-8万吨。其中,净进口1.2万吨(约进口2万吨,出口8000吨)。叠加进口聚乳酸制品的数量,中国聚乳酸当量消费量预计超过8万吨。
2022年,中国两家主流聚乳酸生产企业——丰原生物、海正生材合计销售聚乳酸近6万吨。基于聚乳酸粒子消费情况,丰原生物以约40%的市占率跃居国内首位。
海正生材
国内的聚乳酸产业发展起步较晚,行业的发展早期经历了关键原材料丙交酯及终端市场两头在外的阶段。后来通过国家的863计划,才逐步打通了聚乳酸行业在工业层面从“乳酸-丙交酯-聚乳酸”的两步法的完整生产工艺流程,在2018年之后,随着国外主要丙交酯生产企业TCP逐步向后拓展聚乳酸产能,丙交酯外供逐步收缩,国内企业逐步建成以乳酸投料的完整两步法流程。而海正生材正是863计划“新一代聚乳酸的生物-化学组合合成技术”课题任务的牵头单位,也是通过这个课题,海正生材打通了从乳酸到聚乳酸的完整工艺流程。
丰原生物
丰原生物作为国内聚乳酸(PLA)行业头部企业,也是全球生物新材料的主要供应商。自2021年以来,丰原集团加快在全国布局,先后在安徽、山东、内蒙、黑龙江等省份启动了多个投资项目建设。丰原生物在2023年前在安徽固镇的生物制造基地完成年产300万吨乳酸和200万吨PLA项目,成为中国乃至全球最大的聚乳酸(PLA)供应商。
运鸿集团
1、生物降解塑料薄膜
运鸿集团开发的基于聚乳酸的生物降解塑料薄膜是替代传统塑料薄膜、解决塑料薄膜残留污染的直接有效措施。与传统石化产品相比,PLA的生产能耗仅为20% - 50%,产生的二氧化碳仅为50%,符合可持续发展的要求,是一种全天然循环可生物降解材料。聚乳酸地膜的综合应用将解决农业发展中的环保问题,减轻地球的负担。运鸿集团用生物降解地膜替代传统地膜,从根本上解决了废弃农膜的回收利用问题,杜绝了农田的“白色污染”,让现代农业生产回归“绿色”自然,助力农业向绿色低碳环保方向良好发展。
2、聚乳酸非织造布
运鸿集团依托在“绿色农业循环经济产业”和“低碳环保生物降解材料”领域多年的研发和生产经验,自主研发建设了“聚乳酸非织造布产业化”项目。聚乳酸非织造布主要应用于农业、园艺等领域,可用作种子培育、幼苗培育、防冻、杂草控制等用布。在医疗保健方面,它可以用作手术衣、手术罩、口罩等。在日常生活用品方面,它可以作为擦拭布,厨房用水过滤袋,滤渣袋,或其他包装材料。用聚乳酸非织造布替代某些不可生物降解的普通塑料制品,对减少环境污染具有重要作用。
如今,运鸿集团已经解决了聚乳酸无纺布的核心工艺流程和关键生产设备,实现了全自动。
马鞍山同杰良生物材料
近日,马鞍山同杰良生物材料有限公司(以下称同杰良公司)取得新突破,其万吨级聚乳酸切片技改项目生产出合格纤维级聚乳酸切片,实现了工艺、装备完全独立自主研发与应用,成为聚乳酸产业国产化发展的成功案例,为“替塑市场”和“减排市场”提供更多可能。
同杰良公司是安徽本土一家专门从事聚乳酸及其制品的研发、生产、销售为一体的高科技企业,是国内PLA技术较为深厚的公司,也是可降解材料国家标准参与制定者。据介绍,该公司经过二十年沉淀、探索和发展,已拥有一系列专利技术、专有技术和研发经验,是唯一具有从乳酸原材料发酵技术、聚乳酸生产技术到树脂改性技术以及下游产品应用技术的全产业链完整技术组合的公司,形成了全系列自主知识产权和专利保护圈。
目前,同杰良公司已获得中金资本、红杉资本分别领投的两轮融资,并开始建设“15万吨乳酸、10万吨PLA、5万吨PLA纤维”一体化生产线,预计两年内投产。预计,该公司在十年内将建成400-500万吨/年PLA生产能力,力争成为行业的领导者,推动国内聚乳酸产业化发展迈上更高阶梯,助力碳达峰碳中和作出更多贡献。
聚乳酸产业未来可期
PLA产能方面,市场普遍看好PLA发展,中国PLA产能仍保持快速增长态势,预计2022-2026年PLA产能CAGR为52.51%。产量方面,在下游需求的提升下,产量快速提升,预计2022-2026年PLA产量CAGR为48.69%。
消费量方面,中国可降解政策推动下,吸管、餐盒及餐具等领域的需求带动PLA消费量的快速提升,2022-2026年,PLA消费量CAGR分别为39.93%。
PLA吸管实现对传统吸管的全面的替代,吸管成为2022年PLA最为成功的应用单品之一。据行业预测,即饮茶市场未来五年年均复合增长率约14%,到2025年规模将达到7845亿元,PLA吸管市场潜力将进一步被挖掘。
快递包装领域,到2022年底,北京、上海、江苏、浙江、福建、广东等地先行禁止使用不可降解的塑料包装袋、一次性塑料编织袋等,降低不可降解的塑料胶带使用量,快递包装行业有望成为未来主要的增量市场。
纺织方面,丰原生物“功能聚乳酸纤维制备关键技术”项目取得突破,开发出综合性能优异的聚乳酸纤维系列产品,应用于内衣、休闲运动服装以及家纺家居领域,并实现稳定生产;抗菌聚乳酸纤维及三维卷曲聚乳酸纤维制备关键技术也已得到产业化应用。工信部、国家发改委联合印发《关于化纤工业高质量发展的指导意见》提出,到2025年绿色纤维占比提高到25%以上,生物基化学纤维和可降解纤维材料产量年均增长20%以上。目前,国内化纤年消费量近7000万吨,即占比每提高5%,可带动百万吨聚乳酸纤维市场需求。
PLA医疗美容行业市场附加值高,具有一定行业门槛,需要一定研发和资本实力,医用级聚乳酸生产商圣博玛和金坤生物都已完成数亿元B轮融资。
缺口方面,随着国内产能的提升,供应量提升明显,企业出口量明显提升,预计未来出口量在万吨级。中国产业链完备,面对新增长的市场需求总能保持快速反应,欧盟新兴市场(茶包、咖啡包、果蔬标签、极轻塑料袋),将带动国内PLA无纺布滤材和膜类市场爆发。
聚乳酸多元醇作为生物基聚氨酯行业的重要组成部分市场开发将迎来突破,2023年,很有可能是聚乳酸行业的变革之年。
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