生物可降解高分子材料聚乳酸

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1、生物可降解高分子材料——聚乳酸摘要：論述了聚乳酸的基木性質(zhì)、性能、應(yīng)用及展望，指出了聚乳酸是一種新型綠色環(huán)?？缮锝到獾母叻肿硬牧?關(guān)鍵詞：綠色高分子；聚乳酸；生物可降解高分子材料人類在21世紀(jì)的最人課題之一是保護(hù)環(huán)境。橡膠、塑料和合成纖維祖然與人類的生活密切相關(guān)，但大多不能自然分解，其廢棄物會(huì)造成白色污染。20世紀(jì)90年代末剛剛實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的聚乳酸(PolyLacticAcid,PLA)是其中最釘發(fā)展前景的一種，它是一種真正的新型綠色高分子材料，也是口前綜合性能最出色的環(huán)保材料⑴。1聚乳酸的基本性質(zhì)聚乳酸(PLA)是以微生物的發(fā)酵產(chǎn)物L(fēng)一乳酸為單體聚合成的一類聚合物，具體性能［2］見(jiàn)表1.由于

2、具有獨(dú)特的可生物降解性能、生物相容性能和降解后不會(huì)遺留任何環(huán)保問(wèn)題等特點(diǎn)，將成為未來(lái)應(yīng)用發(fā)展前景廣闊的生態(tài)環(huán)保材料。聚乳酸的分子量對(duì)降解性能有重要的影響.在相同降解時(shí)間和降解環(huán)境下，分子量高的降解速率比分子量低的慢.這是兇為隨著聚合物分子量的提高，聚合物分子間的作用力增人、結(jié)品度増高，且分子量低的聚合物末端羧基的數(shù)FI較多，更容易發(fā)生水解.PDLLA的降解速率比PLLA的快.就是由于PLLA為結(jié)晶性聚合物，而PDLLA為無(wú)定型聚合物.無(wú)定型聚合物的結(jié)構(gòu)疏松，水的滲透快，口J*以由外到里同吋水解［3］。表1聚乳酸的基本性能性能PDLAPLLAPDI-LA溶解性均可溶于二哚烷、氯仿、二氯甲烷等，P

3、DLLA溶解性最好.不溶于脂肪烴、乙的、甲醉等固體結(jié)構(gòu)結(jié)晶性結(jié)晶性無(wú)定形性熔點(diǎn)rc18080—玻璃化濕度rt一58一熱側(cè)溫度/r200215185-200拉伸率/%20-3020-30—斷裂強(qiáng)度/gj14.0-5.05.0-6.0一水解性（37弋生理鹽水中的強(qiáng)度減半時(shí)間/月）4-64-62-32聚乳酸的合成方法口前合成聚乳酸（PLA）的方法主要分為直接縮聚法和間接法（即丙交酯開(kāi)環(huán)聚合、擴(kuò)鏈反應(yīng)等）［2］。乳酸的直接縮聚由于存在著乳酸、水、聚酯及丙交酯的Y?衡，不易得到高分子量的聚合物。但是乳酸的來(lái)源充足，價(jià)格便宜，所以直接法合成聚乳酸比較經(jīng)濟(jì)合算。研究表明，延K：聚合時(shí)間，適當(dāng)提高反應(yīng)溫度，采

4、用高真空度可以有效降低體系水分含量，從而提高聚合物分子量，在脫水劑的存在下，乳酸分子中的羥基和羧基受熱脫水，直接縮聚合成低聚物，加人催化劑，繼續(xù)71?溫，低相對(duì)分子質(zhì)量的聚乳酸聚合成更高和對(duì)分子量的聚乳酸.它主要有溶液縮聚法、熔融縮聚（木體聚合）法、熔融一固相縮聚法和反應(yīng)擠f11聚合法等.2.1.1溶液縮聚法釆用一種高沸點(diǎn)的溶劑和乳酸、水進(jìn)行共沸，高沸點(diǎn)溶劑脫水后再冋流到溶液中，將反應(yīng)中的水帶出反應(yīng)體系，促進(jìn)反應(yīng)正句進(jìn)行，合成聚乳酸.該方法里然可以合成高分子量的聚乳酸，但是高沸點(diǎn)溶劑的引人使產(chǎn)物的最后純化比較W難，成木仍然較高.2.1.2熔融縮聚法該方法工藝路線簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單，要求高真空或者氮

5、氣保護(hù).但是產(chǎn)物的分子量不高，主要是W為反應(yīng)后期體系的粘度較大，小分子水難以除去，W此有待于進(jìn)一步完善.2000年n本學(xué)者合成M。超過(guò)10萬(wàn)的PLLA熔融聚合比溶液聚合操作簡(jiǎn)單，免去了高沸點(diǎn)溶劑的提純，是減少輔助劑使用的最佳方法.它有利于降低成本、提高安全性、提高產(chǎn)率、縮短反應(yīng)時(shí)間，是綠色化學(xué)的重要研究方向之一［4］.2.1.3熔融固相縮聚在聚合溫度低于預(yù)聚物的熔點(diǎn)，而高于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度下進(jìn)行的一種聚合性能PDLAPLLAPDI-LA溶解性均可溶于二哚烷、氯仿、二氯甲烷等，PDLLA溶解性最好.不溶于脂肪烴、乙的、甲醉等固體結(jié)構(gòu)結(jié)晶性結(jié)晶性無(wú)定形性熔點(diǎn)rc18080—玻璃化濕度rt一58一熱

6、側(cè)溫度/r200215185-200拉伸率/%20-3020-30—斷裂強(qiáng)度/gj14.0-5.05.0-6.0一水解性（37弋生理鹽水中的強(qiáng)度減半時(shí)間/月）4-64-62-32聚乳酸的合成方法口前合成聚乳酸（PLA）的方法主要分為直接縮聚法和間接法（即丙交酯開(kāi)環(huán)聚合、擴(kuò)鏈反應(yīng)等）［2］。乳酸的直接縮聚由于存在著乳酸、水、聚酯及丙交酯的Y?衡，不易得到高分子量的聚合物。但是乳酸的來(lái)源充足，價(jià)格便宜，所以直接法合成聚乳酸比較經(jīng)濟(jì)合算。研究表明，延K：聚合時(shí)間，適當(dāng)提高反應(yīng)溫度，采用高真空度可以有效降低體系水分含量，從而提高聚合物分子量，在脫水劑的存在下，乳酸分子中的羥基和羧基受熱脫水，直接縮聚合

7、成低聚物，加人催化劑，繼續(xù)71?溫，低相對(duì)分子質(zhì)量的聚乳酸聚合成更高和對(duì)分子量的聚乳酸.它主要有溶液縮聚法、熔融縮聚（木體聚合）法、熔融一固相縮聚法和反應(yīng)擠f11聚合法等.2.1.1溶液縮聚法釆用一種高沸點(diǎn)的溶劑和乳酸、水進(jìn)行共沸，高沸點(diǎn)溶劑脫水后再冋流到溶液中，將反應(yīng)中的水帶出反應(yīng)體系，促進(jìn)反應(yīng)正句進(jìn)行，合成聚乳酸.該方法里然可以合成高分子量的聚乳酸，但是高沸點(diǎn)溶劑的引人使產(chǎn)物的最后純化比較W難