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1、聚乳酸生物可降解材料2021/7/29目錄12346522021/7/29生物降解材料是20世紀(jì)80年代后隨著環(huán)境、能源等矛盾的凸顯而發(fā)展起來的新型材料，作為一種可自然降解的材料，在環(huán)保方面起到了獨(dú)特的作用，其研究和開發(fā)已得到迅速發(fā)展，作為解決“白色污染”最為有效的途徑，已引起環(huán)境專家、材料學(xué)家及更多領(lǐng)域人士的關(guān)注。生物可降解高分子材料一般是指降解溫度不超過50℃，可在幾個(gè)月到幾年時(shí)間內(nèi)完全降解的材料。31生物可降解材料概況2021/7/291生物可降解材料概況淀粉聚乳酸聚己內(nèi)酯五大熱門可降解材料近年來比較活躍4聚丁二酸丁二醇
2、酯聚羥基脂肪酸酯聚乳酸(PLA)生產(chǎn)過程無污染，可以生物降解，實(shí)現(xiàn)在自然界中的循環(huán)，有著良好的生物相容性，是理想的綠色高分子材料,在各個(gè)行業(yè)中的應(yīng)用前景脫穎而出。2聚乳酸降解概述合成的聚乳酸材料，具有與聚酯相似的防滲透性，同時(shí)具有與聚苯乙烯相似的光澤度、透光性和加工性。2021/7/2952021/7/292聚乳酸降解概述031719212426283338Day47Day47聚乳酸(PLA)屬于線型熱塑性生物可降解脂肪族聚酯。以玉米、小麥、木薯等一些植物中提取的淀粉為最初原料,經(jīng)過酶分解得到葡萄糖,再經(jīng)過乳酸菌發(fā)酵后變成乳酸
3、,然后經(jīng)過化學(xué)合成得到高純度聚乳酸。聚乳酸制品廢棄在土壤或水中，47天內(nèi)會(huì)在微生物、水、酸和堿的作用下徹底分解成CO2和H2O，成為植物光合作用的原料，不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，因而是一種完全自然循環(huán)型的可生物降解材料。6聚乳酸降解概述由于乳酸具有旋光性,因此對(duì)應(yīng)的聚乳酸有三種:PDLA、PLLA、PDLLA(消旋)??。PLLA和PDLA是部分結(jié)晶高分子，力學(xué)強(qiáng)度較好，常用作醫(yī)用縫合線和外科矯形材料。藥物控釋制劑常采用PLLA和PDLLA,但更多的是使用PDLLA。PLLA的降解產(chǎn)物L(fēng)一乳酸能被人體完全代謝，因而比D-PLA更具競
4、爭力。2021/7/292聚乳酸降解概述聚乳酸生物材料的制備及降解過程82021/7/293PLA的體內(nèi)降解PLA的水解是個(gè)復(fù)雜的過程，主要包括4個(gè)現(xiàn)象：吸水、酯鍵的斷裂、可溶性齊聚物的擴(kuò)散和碎片的分解。降解的主要方式：本體侵蝕。PLA材料浸入水性介質(zhì)中或植人體內(nèi)后，首先發(fā)生材料吸水。水性介質(zhì)滲入聚合物基質(zhì)，導(dǎo)致聚合物分子鏈松弛，酯鍵開始初步水解，分子量降低，逐漸降解為低聚物。聚乳酸的端羧基(由聚合引入及降解產(chǎn)生)對(duì)其水解起催化作用，隨著降解的進(jìn)行，端羧基量增加，降解速率加快，從而產(chǎn)生自催化現(xiàn)象。內(nèi)部降解快于表面降解，這歸因于
5、具端羧基的降解產(chǎn)物滯留于樣品內(nèi)，產(chǎn)生自加速效應(yīng)。9PLA的體內(nèi)降解隨著降解進(jìn)行，材料內(nèi)部會(huì)有越來越多的羧基加速內(nèi)部材料的降解，進(jìn)一步增大內(nèi)外差異。當(dāng)內(nèi)部材料完全轉(zhuǎn)變成可溶性齊聚物并溶解在水性介質(zhì)中時(shí)，就會(huì)形成表面由沒有完全降解的高聚物組成的中空結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步降解才使低聚物水解為小分子，最后溶解在水性介質(zhì)中。整個(gè)溶蝕過程是由不溶于水的固體變成水溶性物質(zhì)。宏觀上是材料整體結(jié)構(gòu)破壞，體積變小，逐漸變?yōu)樗槠詈笸耆芙獠⒈蝗梭w吸收或排出體外；微觀上是聚合物大分子鏈發(fā)生化學(xué)分解，如分子量變小、分子鏈斷開和側(cè)鏈斷裂等，變?yōu)樗苄缘男》肿佣?/p>
6、進(jìn)入體液，被細(xì)胞吞噬并被轉(zhuǎn)化和代謝。4PLA的體外降解聚乳酸的分解有兩個(gè)階段：經(jīng)水解反應(yīng)分解之后再靠微生物分解在自然環(huán)境中首先發(fā)生水解，通過主鏈上不穩(wěn)定的酯鍵水解而成低聚物，然后，微生物進(jìn)入組織物內(nèi)，將其分解成二氧化碳和水。在堆肥的條件下（高溫和高濕度），水解反應(yīng)可輕易完成，分解的速度也較快。在不容易產(chǎn)生水解反應(yīng)的環(huán)境下，分解過程是循序漸進(jìn)的。2021/7/29PLA的體外降解12微生物在自然界中普遍存在，聚乳酸可以被多種微生物降解。如鐮刀酶念珠菌，青霉菌，腐殖菌等。不同細(xì)菌對(duì)不同構(gòu)形的聚乳酸的降解情況是不同的。研究結(jié)果表明，
7、鐮刀酶念珠菌、青霉菌都可以完全吸收D,L乳酸，部分還可以吸收可溶的聚乳酸低聚物。5降解影響因素(1)pH值酸或堿都能催化PLA水解。聚乳酸在堿性條件下降解速率>酸性條件下降解速率>中性條件下降解速率。(2)結(jié)晶度降解過程總是從無定形區(qū)到結(jié)晶區(qū).這是由于結(jié)晶區(qū)分子鏈段堆積緊密，水不容易滲透進(jìn)去。先滲入無定型區(qū)，導(dǎo)致酯鍵的斷裂，當(dāng)大部分無定型區(qū)已降解時(shí)，才由邊緣向結(jié)晶區(qū)的中心開始降解。在無定型區(qū)水解過程中，生成立構(gòu)規(guī)整的低分子物質(zhì)，結(jié)晶度增大，延緩了進(jìn)一步水解的進(jìn)行5聚乳酸降解因素(3)分子量及分子量的分布分子量與降解速率成反比。
8、分子量越大，聚合物的結(jié)構(gòu)越緊密，內(nèi)部的酯鍵越不容易斷裂；而且，分子量越大，經(jīng)降解所得的鏈段越長，不易溶于水中，產(chǎn)生的水和氫正離子越少，使pH值下降緩慢，這也是其降解速率比低分子量聚乳酸的低的原因之一。對(duì)于平均分子量相同的聚合物來說，分子量分布越寬，降解速率越快。這是因?yàn)榉肿恿?/p>
