聚乳酸(pla)的合成及改性研究

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1、北京化工大学北方学院毕业设计（论文）——文献综述聚乳酸（PLA）的合成及改性研究摘要介绍聚乳酸（PLA）的基本性质、合成方法及应用范围。综述了国内外PLA的改性研究及目前有关PLA性能改进的方法。概括了PLA在合成改性中需要注意的问题，展望了PLA的发展前景：不断改进、简化和缩短PLA的合成工艺；用新材料、新方法对PLA进行改性，开发出新用途、高性能的PLA材料是PLA的研究方向。关键词：聚乳酸合成改性前言8北京化工大学北方学院毕业设计（论文）——文献综述聚乳酸（PLA）是一种以可再生生物资源为原料的生物基高分子，具有良好的生物降解性、生物相容性、较强的机械性能和易加工性。聚乳酸材料的

2、开发和应用，不但可解决环境污染问题，更重要的意义在于为以石油资源为基础的塑料工业开辟了取之不尽的原料资源。此外，由于它的最终降解产物为二氧化碳和水，可由机体正常的新陈代谢排出体外，是具有广泛应用前景的生物医用高分子材料（如可吸收手术缝合线）、烧伤覆盖物、骨折内固定材料、骨缺损修复材料等。近几年来，有应用到纺织材料、包装材料、结构材料、电子材料、发泡材料等更广泛的领域的研究报道。PLA的应用市场空间和发展潜力巨大，有关它的研究一直是可生物降解高分子材料研究领域的热点。8北京化工大学北方学院毕业设计（论文）——文献综述1、聚乳酸的研究背景聚乳酸(PLA)是由人工合成的热塑性脂肪族聚酯。早在

3、20世纪初，法国人首先用缩聚的方法合成了PLA[1]；在50年代，美国Dupont公司用间接的方法制备出了相对分子质量很高的PLA；60年代初，美国Cyanamid公司发现，用PLA做成可吸收的手术缝合线，可克服以往用多肽制备的缝合线所具有的过敏性；70年代开始合成高分子量的具有旋光性的D或L型PLA，用于药物制剂和外科等方面的研究；80年代以来，为克服PLA单靠分子量及分子量分布来调节降解速度的局限，PLA开始向降解塑料方面发展[2]。作为石油基塑料的可替代品，其最大的缺点就是脆性大、力学强度较低，亲水性差，在自然条件下它降解速率较慢；因此近年来对PLA的改性己成为研究的热点。目前国

4、内外对PLA的改性主要有共聚、共混以及制成复合材料等几种方法。2、PLA的合成以玉米、小麦、木芋等植物中提取的淀粉为原料．经过酶分解得到葡萄糖．再通过乳酸菌发酵转变为乳酸，然后经化学合成得到高纯度的PLA。PLA的合成通常有：1)直接缩聚法[3-4]。以乳酸、乳酸酯和其他乳酸衍生物等为原料在真空条件下，采用溶剂使之脱水聚合成PLA。该法生产工艺简单、成本低，且合成的PLA中不含催化剂．但由于体系中存在杂质且乳酸缩聚是可逆反应，故该法很难得到高相对分子质量的PLA。具体反应式如下[5]：脱水缩聚低聚物乳酸nHOCH(CH3)COOH_________________→H一[OCH(

5、CH3)CO]n一OH+(n-1)H2O催化共沸回流PLA低聚物H一[OCH(CH3)CO]n一OH________________→H一[OCH(CH3)CO]n一OH+H2O8北京化工大学北方学院毕业设计（论文）——文献综述若用直接缩聚法获得高相对分子质量PLA．反应中须注意：水的有效脱除．动力学控制．抑制解聚。陈佑宁等[6]采用溶液缩聚法直接合成得到黏均分子量为12320的PLA。Achmad等[4]在真空条件下直接缩聚制得PLA．降低了生产成本。2）间接聚合法。由乳酸脱水缩合生成丙交酯再开环聚合成PLA。这种反应可以合成相对分子质量高达(7～10)x105的PLA。许多学

6、者仔细研究了丙交酯开环聚合的条件(包括催化剂浓度，单体纯度，表面活性剂，聚合真空度、温度、时间等)[7]，其中，最主要的影响因素是丙交酯的纯化及催化剂的选择。开环聚合所朋的催化剂不同。聚合机理也不同。到日前为止。人们提出了3种丙交酯开环聚合的反应机理：阴离子型开环聚合、阳离子型开环聚合、配位开环聚合。3）固相聚合法。将直接缩聚法得到的低相对分子质量树脂在减压真空、温度为玻璃化转变温度和熔点之间的条件下聚合得到，以提高其聚合度，增加相对分子质量，从而提高材料强度和加工性能。目前国内外对聚乳酸的研究都转向直接缩聚法制聚乳酸。此外，最近国外正尝试用生物合成法制取聚乳酸，即培养、筛选合适的生物

7、，在体内直接合成聚乳酸，并通过一定的方法提取聚乳酸。该法可实现清洁生产，同时可进一步降低生产成本、提高产品的各项性能指标，扩大市场应用范围。3、PLA的改性由于PLA8北京化工大学北方学院毕业设计（论文）——文献综述在性质上存在许多局限性而限制了它的应用，同时在实际应用中还有一些特殊的功能性需要，这都促使人们对PLA材料的改性展开深入研究。国内外对聚乳酸材料的改性主要研究方法与内容如下：(1)共混法提高力学性能聚乳酸材料的硬、脆性是其显著的缺点