聚乳酸产业投资机会研究-王甫忠 高长春

聚乳酸产业投资机会研究-王甫忠 高长春
聚乳酸产业投资机会研究-王甫忠 高长春

学校代码:10255

学号:2081178

中图法分类号:C93

聚乳酸(PLA)产业投资机会研究RESEARCH ON INVESTMENT OPPORTUNITIES IN POLY LACTIC ACID (PLA) INDUSTRY

学科专业:工商管理(MBA)

作者姓名:王甫忠

指导教师:高长春(教授)

答辩日期:2010年5月6日

东华大学学位论文原创性声明

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本人郑重声明:我恪守学术道德,崇尚严谨学风。所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写,我对所写的内容负责,并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

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日期:年月日

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保密□,在年解密后适用本版权书。

本学位论文属于

不保密□。

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摘要

进入21世纪,一场以节省与合理利用资源和能源,优化人类生存环境的绿色工业革命已经到来。石油等地球上有限的不可再生资源日趋枯竭,促使人们不断开拓利用可再生的生物来合成高分子材料;传统不可降解塑料的广泛使用,造成“白色污染”的日益严重,使得可降解塑料越来越受到人们的重视。由此引起了全球研究、开发与应用生物降解塑料的热潮,其中,聚乳酸(PLA)源于植物,经过加工后,能广泛代替传统高分子材料,产品在使用后可完全降解。因而聚乳酸被视为一种能真正达到生态和经济双重效应的生物环保材料,受到了世界各国政府、科研机构及产业界的广泛关注,目前已成为世界各国竞相投资开发和生产的热点。

本论文综述了国内外学者对聚乳酸产业的研究状况和投资机会的理论方法。这些研究表明,对聚乳酸产业的研究仅仅停留在宏观政策、既定的现状和发展态势上,并未运用产业经济学中的相关理论知识对聚乳酸产业进行研究;在投资机会的研究方面,很少有从投资者直接投资的角度来识别和评价投资机会。因此本文运用产业的市场结构理论对聚乳酸产业投资机会进行研究,并运用机会识别理论和专利分析对其中的机会进行识别,再运用投资决策方法对相关机会进行评价,从而更加贴合实际,并具有一定的理论与实践创新性。

由于聚乳酸产品是以生物降解材料聚乳酸(PLA)为主要原料生产的产品,其应用领域广阔,涉及行业众多,产品种类多样,因此投资者往往难以把握真正具有投资价值的产品机会。本文将聚乳酸产业划分为四个主要子领

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域:医用材料、纺织材料、包装材料和农用材料。并通过对聚乳酸产业的外部环境分析、市场结构分析及市场前景分析,归纳出各领域投资机会的一般特点。

聚乳酸对社会和经济发展有着重要的战略意义。但目前在国内还没有进行大规模的生产和市场推广,因此在对投资机会识别上,应用克里斯滕森(Christensen)的破坏性创新机会识别分析模式,从聚乳酸市场变化和相关专利两个角度进行分析,识别出聚乳酸产业的各领域投资机会。

最后,以C公司聚乳酸纤维项目为案例,运用投资机会识别与投资决策分析,从理论上、方法上为聚乳酸行业的人士提供投资的方法和思路。研究结果表明,该项目具有较高的技术水平,市场现状和前景看好,产业化风险较高,预期经济效益良好。

关键词聚乳酸生物降解投资机会专利评价

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RESEARCH ON INVESTMENT OPPORTUNITIES IN POLY LACTIC ACID (PLA) INDUSTRY

Abstract

Into the 21st century, a green industrial revolution which can save and use rationally resources and energy, also optimize the environment for human survival has arrived. Oil and other limited non-renewable resources on earth are depleting, and that encourages people to develop polymer by the renewable living things; the wide use of traditional non-degradable plastic results in the increasingly serious "white pollution", and that makes people pay more attention to biodegradable plastics. These result in the rising research, development and application of bio-degradable plastics all over the world, among them, poly lactic acid (PLA) derives from plants and can replace the traditional polymer materials after processing, and PLA products can be completely degraded after use. Therefore PLA is regarded as one kind of environmental-friendly biological materials that can really achieve the ecological and economic effects, and catches wide concerns by governments, research institutions and industry, also has become the world race to invest in the development and production of hot spots.

This thesis summarizes the domestic and foreign scholars on the study of PLA industry conditions and theoretical approaches in investment opportunities. These studies show that PLA industry research only stays in macroeconomic policy, established status quo and development trend, but there is no PLA industry research by the use of industrial economics theory; in the research of investment opportunities, there are only a few people to identify and evaluate investment opportunities from a direct investor’s point of view. Therefore, this

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paper used related industrial market structure theory to study general characters of PLA industry, and used opportunity identification and patent analysis to identify opportunities, then it has some theoretical and practical innovation.

As PLA products are widely used in broad industry range and diverse product range, so investors often find it difficult to grasp product opportunities with real investment value. This article divides PLA industry into four main areas: medical materials, textile materials, packaging materials and agricultural materials, and sum up the general characteristics through analyses of external environment, market structure and market prospects.

PLA has important strategic significance for social and economic development. But there is no large-scale production and marketing in China, therefore applying Christensen’s opportunities’ identification model for disruptive innovation analysis to identify investment opportunities in various fields from points of view of PLA market changes and the related patents.

Finally, as a case of PLA fiber project in C company uses investment opportunities’identification and investment decision analysis to provide investment methods and ideas in theory and method for PLA investors. The results show that the project has a high level of technology, a promising market, high-risk of industrialization, and a large number of expected economic benefits.

Wang Fuzhong (Business Administration)

Supervised by Professor Gao Changchun Keywords: Poly Lactic Acid (PLA), Biodegradable, Investment Opportunity, Patent, Evaluation

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目录

摘要......................................................................................................................... I Abstract ................................................................................................................. I II 第一章绪论 .. (1)

1.1 研究背景 (1)

1.2 研究目的和意义 (2)

1.3 聚乳酸的概念及分类 (3)

1.3.1 聚乳酸的概念 (3)

1.3.2 聚乳酸产业分类 (5)

1.4 研究框架和技术路线 (5)

第二章国内外文献综述 (7)

2.1 投资机会的文献综述 (7)

2.2 聚乳酸产业的文献综述 (13)

2.3 本章小结 (15)

第三章聚乳酸产业分析 (17)

3.1 外部环境(PEST)分析 (17)

3.1.1 政治法律环境分析 (17)

3.1.2 经济环境分析 (20)

3.1.3 社会文化环境分析 (20)

3.1.4 技术环境分析 (20)

3.2 市场结构分析 (24)

3.2.1 市场集中度 (25)

3.2.2 进入壁垒 (26)

3.2.3 产品差异 (28)

3.2.4 产品技术水平 (29)

3.3 市场前景 (34)

3.4 本章小结 (36)

第四章聚乳酸投资机会的识别分析 (37)

4.1 聚乳酸市场变化及其机会识别 (37)

4.1.1 消费者变化分析 (38)

4.1.2 非市场因素影响 (41)

4.1.3 在位者变化 (43)

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4.2 聚乳酸相关专利及其机会识别 (45)

4.2.1 聚乳酸专利申请量及领域分析 (45)

4.2.2 聚乳酸专利申请人及竞争分析 (47)

4.3 本章小结 (50)

第五章案例:C公司聚乳酸纤维项目投资分析 (51)

5.1 项目背景 (51)

5.1.1 投资机会识别 (51)

5.1.2 技术方案简介 (52)

5.1.3 产品和市场分析 (52)

5.1.4 项目风险分析 (53)

5.2 投资分析 (54)

5.2.1 投资分析方法及评价 (54)

5.2.2 项目投资估算 (55)

5.2.3 项目收益估算 (56)

5.2.4 动态经济评价 (58)

5.2.5 敏感性分析 (59)

5.3 分析结论 (61)

结论 (62)

参考文献 (64)

致谢 (66)

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图目录

图1-1 聚乳酸生命周期 (4)

图1-2 聚乳酸产业分类 (5)

图1-3 聚乳酸产业投资机会识别与评价框架 (6)

图1-4 聚乳酸产业投资机会研究技术路线 (6)

图2-1 高新技术产业投资机会评价体系的框架 (8)

图2-2 机会的分类 (10)

图2-3 机会识别的三个阶段 (11)

图2-4 破坏性创新理论的二维框架 (12)

图3-1 中国聚乳酸专利公开数(2000~2009年) (22)

图3-2 Derwent各国(地区)专利公开数统计图(1963-2009年) (23)

图3-3 Derwent各国(地区)专利公开数趋势图(2000~2009年) (24)

图3-4 聚乳酸厂家2008年产能及2012年预估产能 (25)

图3-5 聚乳酸的改性发展路线图 (33)

图4-1 破坏性创新的机会识别分析框架 (37)

图4-2 国内外聚乳酸分行业专利公开数 (46)

图4-3 中国聚乳酸专利申请人分布图(2000~2009年) (48)

图5-1 项目NPV对各个因素的敏感性影响分析 (60)

图5-2 项目IRR对各个因素的敏感性影响分析 (61)

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表目录

表2-1 行业投资机会研究方法、内容及缺陷 (9)

表2-2 生物降解高分子的应用和发展 (14)

表3-1 国外主要生物降解塑料品种性能和价格综合比较 (30)

表4-1 潜在的消费者 (38)

表4-2 专利检索方式 (46)

表5-1 聚乳酸纤维与合成纤维、天然纤维特性数据比较 (52)

表5-2 主要投资分析方法及不足 (55)

表5-3 项目投资估算 (56)

表5-4 聚乳酸纤维成本费用估算表 (57)

表5-5 利润及所得税计算表 (58)

表5-6 现金流量表 (59)

表5-7 项目收益情况表 (59)

表5-8 项目NPV&IRR对各个因素的敏感性分析比较表 (60)

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第一章绪论

第一章绪论

1.1 研究背景

进入21世纪,一场以节省与合理利用资源和能源,优化人类生存环境的绿色工业革命已经到来。石油等地球上有限的不可再生资源的日趋枯竭,促使人们对利用石油来合成高分子材料的传统做法予以重新审视;“白色污染”的困扰对传统的不可降解的塑料提出了新的挑战。2008年中国“限塑令”的施行,2009年哥本哈根气候变化会议上我国的“减碳”承诺,这些都在促使人们对可再生能源的关注以及对环境安全的日益重视,引起了全球对生物降解塑料的高度关注,生物降解塑料作为治理塑料废弃物“白色污染”、保护环境和生态平衡、缓解石油资源矛盾、减少污染物排放的有效途径之一,受到了世界各国政府、科研机构及产业界的广泛关注,目前已成为世界各国竞相投资开发和生产的热点。

目前,全球已开发了多种基于不同原料的生物降解塑料,主要品种包括淀粉基生物降解塑料(PSM)、聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚羟基烷酸酯(PHA)、聚己内酯(PCL)、二氧化碳共聚物脂肪族聚碳酸酯(APC)、脂肪-芳香共聚酯等,其中,淀粉基生物降解塑料、聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯是当前国内外研究和开发最多、技术相对成熟、产业化规模最大的生物降解塑料品种,也是目前市场消费的主要品种,可以认为是当前国际生物降解塑料的三大主流技术[1]。而聚乳酸(PLA)是以乳酸为原料聚合生成的高分子材料,具有无毒、无刺激性,强度高,易加工成型和优良的生物相容性等特点,

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第一章绪论

制品在使用后可完全降解,因此,聚乳酸是一种能真正达到生态和经济双重效应的生物环保材料,是近年来开发研究最活跃、发展最快的生物降解塑料。

作为高新技术的新材料产业,聚乳酸产业中有着巨大的投资潜力,一些专业技术人才及投资者看到了聚乳酸产业中的商机,但面对如何将商机转化为投资收益,需要对其中的投资机会作出合理的筛选与评价。但限于专业技术人才难以对聚乳酸产业作出系统的、全面的投资机会研究,投资者不能科学地制定自己的投资决策。

在聚乳酸产业实际发展过程中,面临诸多问题与挑战,其投资机会中又将存在与传统产业不同的风险。有不少投资者对其中一些关键性问题没有研究透彻,导致错失商机或者投资产品收益不理想。总的来说,作为投资者的问题是,如何识别聚乳酸产业链中的投资机会及其风险,并确定与之相适应的竞争策略,从而达到理想的投资收益。

就在以上的背景下,本文提出研究聚乳酸产业的投资机会。

1.2 研究目的和意义

聚乳酸产业是高技术新兴材料产业,融入了当代众多学科先进成果的新材料,在医疗、包装、纺织及其它石油基产品的替代品等诸多领域有着广泛应用,毋庸置疑,其间存在着巨大的投资潜力。精明的投资者不会错失良机的,准备投资于相关领域和产品,但前提是需要对聚乳酸产业的投资机会做出合理的评价,以避免风险,最终获得最大投资收益。同时,由于技术、专业人才等方面的局限无法对新材料产业进行系统、全面的投资机会研究,投资者不能科学地制定自己的投资决策,大多数投资者抱有投机心理,盲目跟

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第一章绪论

风,轻易投资,因此有必要对聚乳酸产业进行系统地、全面地投资机会识别与综合评价分析。

本文的研究目的和重点是让投资者把握良机,告诉投资者目前聚乳酸产业中如何识别具有市场价值的领域和具体产品,选定投资领域和产品后应该如何评估其投资价值。

投资机会研究是投资决策过程中的一个重要阶段,其主要任务是提出投资立项提议,在投资市场中分析、捕捉、发现、选择最有利的投资机会,为投资者开拓新的投资市场。本论文中的投资是指为了获取经济效益,将资金或者资源投放到某种经济活动中形成资产的经济行为,而不是指风险投资机构投放资本购买业投资机会股票和债券的股权投资而获取收益。本文是站在投资者直接购置和建造固定资产、购买流动资产的直接投资角度,主要是从聚乳酸应用领域(或产品)的机会识别和选择两个方面对聚乳酸产业投资机会的综合评价系统进行研究。本文研究的意义在于给直接投资者科学地识别和评价聚乳酸产业的投资机会,为投资者更好地遴选投资领域和产品提供依据。

1.3 聚乳酸的概念及分类

1.3.1 聚乳酸的概念

聚乳酸,是以微生物发酵产物乳酸为单体化学合成的一类聚合物,是一种无毒,无刺激性,具有良好生物相容性,可生物分解吸收、强度高、可塑性加工成型的一类高分子材料[2]。聚乳酸英文名称为Poly lactic acid,一般简称为PLA,化学名为聚丙交酯,乳酸又称2-羟基丙酸或α-羟基丙酸,可由玉米、木薯等高糖、高淀粉的农作物为原料,经微生物发酵、提取制得,

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第一章绪论

因此聚乳酸又俗称玉米塑料或植物塑料。因乳酸来源于可再生资源,经过聚合、改性、加工成制品,当制品废弃时,能完全被人体吸收或被环境生物所降解成二氧化碳和水,从而造福人类并无污染地回归自然,其整个生命过程如图1-1所示:

图1-1 聚乳酸生命周期

资料来源:根据杨斌《绿色塑料聚乳酸》(2007)整理[3].

聚乳酸可以用化学方式回收再利用。任何一种对使用过聚乳酸制品的处理方式,如燃烧、堆肥化、掩埋等手段,都是二氧化碳返回自然界,然后会得到重新利用,成为一个永久的封闭的二氧化碳循环系统。据生命周期评估LCA(Life-cycle Assessment)分析,可以得出聚乳酸在生产需能量消耗、水消耗和气体排放等方面与其它石油化工合成高分子材料相比,总能耗低30%-50%。LCA是一个公司考察长期投资与回报的最好手段,由此可见聚乳酸

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第一章 绪论

5

具有很强的竞争力[4]。

1.3.2 聚乳酸产业分类

聚乳酸产业可以从结构组成、功能和应用领域等多种不同角度对其进行分类,不同的分类之间相互交叉和嵌套。本文综合考虑了我国聚乳酸产业主要公司的主导产品所属领域及当今的研究热点把聚乳酸产业分为以下的四个主要领域:医用材料、包装材料、纺织材料及农用材料。具体分类见图1-2。

图1-2 聚乳酸产业分类

1.4 研究框架和技术路线

研究框架如图1-3所示:

第一章 绪论

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图1-3 聚乳酸产业投资机会识别与评价框架

技术路线如图1-4所示:

图1-4 聚乳酸产业投资机会研究技术路线

第二章国内外文献综述

第二章国内外文献综述

2.1 投资机会的文献综述

就一般情况而言,投资是各种行为主体为实现特定的目的和获得预期的效益,而把其所拥有的财产或资产作为资本运用并形成相应资产的经济社会活动。其中资本包括生产资本和生息资本,也称借贷资本[5]。本文是指前者,即生产资本投资,是以货币投入实体项目或企业,通过生产经营活动取得一定利润的直接投资,而不是风险投资机构投放资本购买股票和债券的股权投资。

投资机会就是一切有利于投资者取得满意投资收益的投资选择[6]。本文的投资机会是指有利于投资者的一系列因素所构成的良好的投资环境和时机,它不只是指时机,而且还包括时机在内的一系列因素构成的客观环境,如政治经济形势、市场变化、经济周期波动等因素都可以构成投资机会,是能为投资者取得良好的投资效益的客观可能性。

鲍长生,陈德棉(2005)对高新技术产业投资机会的内涵及其评价体系进行了研究,认为高新技术产业投资机会包括四个方面:(1)产业投资机会。运用高新技术产品总需求和总供给的预测结果分析整个产业的市场容量,并运用波特的竞争理论从行业竞争者、替代产品、买方、潜在竞争者和供应方五个方面来分析市场竞争状况,从而确定整个产业的投资机会。(2)产品投资机会。运用高新技术产品结构需求和结构供给的预测结果,寻求在整个产业中最具投资潜力的产品。(3)技术投资机会。运用高新技术需求和高新技

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第二章国内外文献综述

术供给预测结果,寻求在生产同一产品的技术中最具投资潜力的技术。(4)企业投资机会。运用以上三部分研究成果,结合企业财务状况和管理先进程度,寻求最具投资潜力的企业[7]。由此归纳出投资机会的评价体系框架,如图2-1所示。

图2-1 高新技术产业投资机会评价体系的框架

资料来源:鲍长生,陈德棉.高新技术产业投资机会评价体系研究[7]

其中,对于产业和产品的投资机会可用均衡分析法。假设其他条件不变,当产品需求和产品供给相等时的均衡数量和均衡价格,就是未来的市场容量和市场价格,据此,可以分析产业和产品投资机会。对于技术投资机会分析可用现值法或相对效益分析法。现值法就是将技术的未来收益和未来投资折算成现值,然后通过计算净现值来评价投资机会。相对效益分析法就是将该技术与其他技术的效益和支出比较,计算其相对收益。关于企业投资机会研

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第二章国内外文献综述

究的方法较多,最常用的方法是比率分析法。即通过一系列财务指标的比率来分析企业的投资价值[7]。

汪波,马乐声(2005)对行业投资机会的研究方法进行了综述,目前投资机构研究某一行业内的投资机会所使用的研究方法主要有五种分析方法:内外在因素分析法、SW0T分析法、价值链分析法、钻石体系模型分析法和五力竞争分析法[7]。其各自研究内容及主要缺点如表2-1:

表2-1 行业投资机会研究方法、内容及缺陷

资料来源:根据汪波,马乐声《行业投资机会研究方法综述》整理[8]

作为投资机会的一部分,创业机会的研究近几年也很活跃。

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聚乳酸合成

聚乳酸合成方法研究进展 聚乳酸的合成主要有两条路线:一条是乳酸(1actic acid)直接聚合.另一条是由乳酸预聚生成低分子量物质,其解聚得丙交酯(1actide),丙交酯重结晶后开环聚合(ROP)得到聚乳酸。具体过程如下 图2-1 聚乳酸的两条合成路线 1、直接聚合法[JK] 乳酸同时具有-OH和-COOH,是可直接缩聚的,采用高效脱水剂和催化剂使乳酸或乳酸低聚物分子间脱水缩合成高分子质量聚乳酸: 式1.1 采用直接法合成的聚乳酸,原料乳酸来源充足,大大降低了成本,有利于聚乳酸材料的普及,但该法得到的聚乳酸相对分子质量较低,机械性能较差。 2、丙交酯开环聚合法[L] 开环聚合法是先将乳酸缩聚为低聚物,低聚物在高温、高真空等条件下发生分子内酯交换反应,解聚为乳酸的环状二聚体-丙交酯。丙交酯经过精制提纯后,由引发剂如辛酸亚锡、氧化锌等许多化合物催化开环得到高分子量的聚合物第一步是乳酸经脱水环化制得丙交酯。 式1.2 第二步是丙交酯经开环聚合制得聚丙交酯由于此方法可通过

式1.3 由于此方法可通过催化剂的种类和浓度使得聚乳酸分子量高达70万到100万【M】,机械强度高,适合作为医用材料。 乳酸直接聚合与乳酸先制成丙交酯后再开环聚合制备聚乳酸相比,工艺简单,成本低廉。但以往的研究表明采用乳酸直接聚合法难以获得具有实用价值的高分子量聚乳酸,但丙交酯开环聚合的高成本限制了聚乳酸的应用。随着化工技术的进步,研究者们对乳酸缩聚制各聚乳酸又重新重视起来。 常有的缩聚方法有:熔融缩聚、溶液缩聚、乳液缩聚和界面缩聚。本实验室采用了熔融缩聚和溶液缩聚制得分子量较高的聚乳酸。 实验部分 实验原料:乳酸(85-90%);二水和氯化亚锡(Sn2Cl2.2H2O);三氧化二锑(Sb2O3);甲醇;高纯氮;二丁基氧化锡(SnOEt2);月桂酸二丁基锡;醋酸锰(Mn(CH3COO)2);五氧化二磷(P2O5);苯;氯仿;甲苯;四氢呋喃 实验仪器:温度计;通气管;三口烧瓶;油浴锅;磁力搅拌器一套;分馏头;冷凝管;尾接管;圆底烧瓶;干燥瓶;真空抽滤机;分析天平; 图2-1 实验装置图

聚乳酸的合成方法

聚乳酸的合成方法研究 摘要聚乳酸是一类运用广泛的生物可降解材料,具有良好的机械强度,生物相容性且易加工。聚乳酸的合成方法主要为内交酯开环聚合法和直接缩合聚合法,前者比较而言具有分子量高,机械性能好且无小分子水生成等优点。目前,聚乳酸主要面临着性能改性和成本降低的重要挑战。 关键词聚乳酸,开环聚合,缩合聚合 1 引言 生物降解材料包括天然树脂和合成树脂,是由可再生资源人工合成制得的一种可降解高分材料,主要包括淀粉类以及聚酯类,其中聚酯类包括聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯、聚己内酯和聚丁二酸丁二醇酯等。 聚乳酸是一种用途广泛的生物降解高分子材料,具有良好的强度、通透性且易加工,并具有良好的生物相容性,对人体无毒无刺激,因此被广泛用于外科手术缝合线和骨折内固定材料及药物控释载体等生物医用材料,已经成为生物医用材料中最受重视的材料之一[1]。 2 聚乳酸的概述 聚乳酸也称为聚丙交酯,属于聚酯家族,是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物,原料来源充分而且可以再生。聚乳酸的生产过程无污染,而且产品可以生物降解,实现在自然界中的循环,因此是理想的环保型高分子材料[1]。 2.1 聚乳酸的性质 聚乳酸(PLA)为浅黄色或透明的物质;玻璃化温度为50~60℃,熔点170~180℃,密度约1.25g/cm3;不溶于水、乙醇、甲醇等,易水解成乳酸。 聚乳酸有三种立体构型:聚右旋乳酸(PDLA),聚左旋乳酸(PLLA)和聚消旋乳酸(PDLLA)。PDLA和PLLA是两种具有光学活性的有规立体构型聚合物,25℃时比旋光度分别为+157°,-157°。Tg、Tm分别为58℃和215℃,熔融或溶液中均可结晶、结晶度可达60%左右。PDLLA是无定形非晶态材料,Tg为58℃,无熔融温度。 结晶性对PLA材料力学性能和降解性能(包括降解速率、力学强度衰减)的影响很大。PLA脆性高、冲击强度差。分子量增大,PLA的力学强度提高,作为成型制品使用的聚合物分子量至少要达到10万[2]。 2.2 聚乳酸的主要优点 1) 聚乳酸是一种生物可降解材料,使用可再生的植物资源(如玉米)所提供的淀粉原

可生物降解型高分子材料聚乳酸及其微球制备研究

第45卷第5期 当 代 化 工 Vol.45,No.5 2016年5月 Contemporary Chemical Industry May,2016 基金项目:陕西国防工业职业技术学院研究与开发项目,项目号:Gfy13—25。 收稿日期:2016-01-29 作者简介:马喜峰(1981-),男,陕西省西安市人,讲师,硕士,2004年毕业于西北大学制药工程专业,研究方向:化学工程及药物制剂与应用。 E-mail:282330068@https://www.360docs.net/doc/ec6309230.html,。 可生物降解型高分子材料聚乳酸及其微球制备研究 马 喜 峰 (陕西国防工业职业技术学院, 陕西 西安 710302) 摘 要:分析了直接聚合法、开环化聚合法合成聚乳酸的优缺点,综述了PLA 微球的三种制备方法:相分离法、溶剂挥发法和喷雾干燥法,并对各种方法进行了比较分析。 关 键 词:聚乳酸;微球;制备方法 中图分类号:R 944.9 文献标识码: A 文章编号:1671-0460(2016)05-0977-03 Study on Synthesis of Poly Lactic Acid as Biodegradable Polymer Material and Preparation of Its Microspheres MA Xi-feng (College of Chemical Engineering, Shaanxi Institute of Technology, Shaanxi Xi’an 710302, China ) Abstract : Advantages and disadvantages of the direct polymerization method and open-loop polymerization method for synthesis of poly (lactic acid) were analyzed; three preparation methods of PLA microspheres were reviewed, including phase separation method, solvent evaporation method and spray drying method. And these methods were compared and analyzed. Key words : polylactic acid ;microspheres ;preparation method 聚乳酸( PLA ),是近年来人们开发的一种环保型高分子聚合材料,是由植物发酵产物乳酸( LA )在特定条件下缩水聚合而成,具有生物相容性、物理机械性、可降解性等优良的性能[1] ,作为药物助剂在人体内可被分解代谢,终极产物为CO 2和H 2O,对人体无任何毒副作用。以可生物降解型高分子材料PLA 为载体,将其制成包裹药物的球形微粒,到达体内相应部位后,聚乳酸缓慢分解为CO 2和H 2O,与此同时,药物也在相应部位释放出来,局部药物浓度提高,治疗指数升高[2-4] 。此项研究和应用具有 很高的临床应用价值。 1 PLA 的合成 当前,乳酸直接缩合聚合(称直接聚合法)和丙交酯开环聚合(称开环化聚合法)被人们所研究[1],[5]。直接聚合法(Irect polycondensation,即 PC)是由乳酸(LA)直接缩合聚合而成PLA。开环化聚合法(Ring opening polymerization,即 ROP),先将乳酸缩水缩合生成丙交酯,再将丙交酯提纯后开环聚合最终生成PLA。 1.1 直接聚合法 直接聚合法是将D,L-LA 在一定条件下,聚合 脱水,一步步缩合成聚乳酸的。但不能生成高分子 量的PLA,第一个受限因素是,随着反应的进行,聚合物的分子量不断增加,体系变得粘稠,剩余水分子很难再继续从系统中脱去,PLA 的相对分子质量也基本不变,不会再增加;第二个受限因素是,此反应是在高温低压的条件下进行的,形成的高分子量聚乳酸存在解聚现象。此法制取PLA 的工艺简单,生产成本不高,缺点是相对分子质量较小。夏 璐等[6] 用磷钨酸(P 2O 5·24(WO 3)·44(H 2O))作催化剂,催化剂与原料质量比为1∶200,低压(2 000 Pa),在170 ℃下聚合6 h,所得的PLA 相对分子质量 (Mr)达6.7×103 。 1.2 丙交酯开环化聚合法 目前,很多研究均集中在用丙交酯开环化聚合 生产聚乳酸[7] 。该法以辛酸亚锡为催化剂,能合成高分子质量的PLA。 第一步,由乳酸(Lactic acid)生成丙交酯(Lactide)。 第二步,由丙交酯(Lactide)生成PLA,又称 DOI:10.13840/https://www.360docs.net/doc/ec6309230.html,21-1457/tq.2016.05.033

聚乳酸的合成

聚乳酸的合成 聚乳酸有两种合成方法,即丙交酯(乳酸的环状二聚体)的开环聚合和乳酸的直接聚合。 丙交酯开环聚合生产工序为:先将乳酸脱水环化制成丙交酯;再将丙交酯开环聚合制得聚乳酸。其中乳酸的环化和提纯是制备丙交酯的难点和关键,这种方法可制得高分子量的聚乳酸,也较好地满足成纤聚合物和骨固定材料等的要求。 乳酸直接缩聚是由精制的乳酸直接进行聚合,是最早也是最简单的方法。该法生产工艺简单,但得到的聚合物分子量低,且分子量分布较宽,其加工性能等尚不能满足成纤聚合物的需要;而且聚合反应在高于180℃的条件下进行,得到的聚合物极易氧化着色,应用受到一定的限制。 由于原料原因,聚乳酸有聚d-乳酸(PDLA)、聚L-乳酸(PLLA)和聚dL-乳酸(PDLLA)之分。生产纤维一般采用PLLA。 聚乳酸的发展意义 聚乳酸在中国应用的意义不仅仅体现在环保方面,对于循环经济、节约型社会的建设也将有积极的作用。化工塑料的原料提取自不可再生的化石型资源---石油,而石油正在成为一种稀缺的消耗性资源。提取自植物的聚乳酸显然有着取之不尽的原料供应量,而分解后的聚乳酸又将被植物吸收,形成一个物质的循环利用。所以聚乳酸有“在地球环境下容易被生物降解的”塑料之称。 而且相对于化工塑料,聚乳酸不会产生更多的二氧化碳。因为聚乳酸的原料---玉米在生长过程中通过植物的光合作用,又会消耗二氧化碳。此外,聚乳酸的产业化将大大提高农作物的附加值。以玉米为例,中国每年库存达3000多万吨,且大部分被当作了饲料,如果用于生产聚乳酸,形成“玉米-乳酸-聚乳酸-共聚共混物-各种应用制品”的产业链,可大大提高玉米的价格,提高农民收益。 之前,农用薄膜和方便食品的包装或餐具已经使用了聚乳酸。但是,同利用石油和天然气制造的塑料比较起来,利用植物制造的这种聚乳酸塑料,成本较高,而且在60℃左右就会变形。由于存在着这些缺点,这种材料至今难以普及。 尽管如此,人们还是非常看好聚乳酸。一个重要的原因,就在于它是以植物作为原料。聚乳酸有可能为解决世界面临的化石燃料枯竭和地球变暖两大难题做出巨大贡献。 为了摆脱对日趋枯竭的石油资源的依赖,大力开发环境友好的可生物降解的聚合物,替代石油基塑料产品,已成为当前研究开发的热点。经过多年的研究,一些著名的科研机构和企业相继推出了多种可生物降解聚合物。而在众多可生物降解聚合物中,刚刚进入工业化大生产的聚乳酸异军突起,以其优异的机械性能,广泛的应用领域,显著的环境效益和社会效益,赢得了全球塑料行业的瞩目和青睐。

聚乳酸的合成方法

聚乳酸的合成方法文件管理序列号:[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]

聚乳酸的合成方法研究 摘要聚乳酸是一类运用广泛的生物可降解材料,具有良好的机械强度,生物相容性且易加工。聚乳酸的合成方法主要为内交酯开环聚合法和直接缩合聚合法,前者比较而言具有分子量高,机械性能好且无小分子水生成等优点。目前,聚乳酸主要面临着性能改性和成本降低的重要挑战。 关键词聚乳酸,开环聚合,缩合聚合 1引言 生物降解材料包括天然树脂和合成树脂,是由可再生资源人工合成制得的一种可降解高分材料,主要包括淀粉类以及聚酯类,其中聚酯类包括聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯、聚己内酯和聚丁二酸丁二醇酯等。 聚乳酸是一种用途广泛的生物降解高分子材料,具有良好的强度、通透性且易加工,并具有良好的生物相容性,对人体无毒无刺激,因此被广泛用于外科手术缝合线和骨折内固定材料及药物控释载体等生物医用材料,已经成为生物医用材料中最受重视的材料之一[1]。 2聚乳酸的概述 聚乳酸也称为聚丙交酯,属于聚酯家族,是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物,原料来源充分而且可以再生。聚乳酸的生产过程无污染,而且产品可以生物降解,实现在自然界中的循环,因此是理想的环保型高分子材料[1]。 2.1聚乳酸的性质 聚乳酸(PLA)为浅黄色或透明的物质;玻璃化温度为50~60℃,熔点170~180℃,密度约1.25g/cm3;不溶于水、乙醇、甲醇等,易水解成乳酸。

聚乳酸有三种立体构型:聚右旋乳酸(PDLA),聚左旋乳酸(PLLA)和聚消旋乳酸(PDLLA)。PDLA和PLLA是两种具有光学活性的有规立体构型聚合物,25℃时比旋光度分别为+157°,-157°。Tg、Tm分别为58℃和215℃,熔融或溶液中均可结晶、结晶度可达60%左右。PDLLA是无定形非晶态材料,Tg为58℃,无熔融温度。 结晶性对PLA材料力学性能和降解性能(包括降解速率、力学强度衰减)的影响很大。PLA脆性高、冲击强度差。分子量增大,PLA的力学强度提高,作为成型制品使用的聚合物分子量至少要达到10万[2]。 2.2聚乳酸的主要优点 1)聚乳酸是一种生物可降解材料,使用可再生的植物资源(如玉米)所提供的淀粉原料聚合而成。淀粉原料经由发酵过程制成乳酸,再通过化学合成转换成聚乳酸。其具有良好的生物可降解性,能被自然界中微生物完全降解,最终生成二氧化碳和水,不污染环境,这对保护环境非常有利。 2)聚乳酸的物理性能良好,其具有良好的抗拉强度及延展度和热稳定性好,加工温度170~230℃,有好的抗溶剂性,可用多种方式进行加工,如挤压、纺丝、双轴拉伸,注射吹塑等各种加工方法,应用十分广泛。聚乳酸可用于民用的各种塑料制品、包装食品、快餐饭盒、无纺布、工业及民用布。 3)聚乳酸薄膜具有良好的透气性、透氧性及透二氧化碳性,它也具有隔离气味的特性。病毒及霉菌易依附在生物可降解塑料的表面,故有安全及卫生的疑虑,然而,聚乳酸是唯一具有优良抑菌及抗霉特性的生物可降解塑料。

聚乳酸及其在微球制剂中应用-郑振秋,张伟

130 第17卷 第2期 2015 年 2 月 辽宁中医药大学学报 JOURNAL OF LIAONING UNIVERSITY OF TCM Vol. 17 No. 2 Feb .,2015 聚乳酸(polylactic acid or polylactide,PLA)是 以速生资源玉米为主要原料,经发酵制得乳酸,再以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物。聚乳酸和聚乳酸-羟基乙酸共聚物具有良好的热塑性和热固性,同时具有生物相容性和可生物降解性,在人体内最终代谢为水和二氧化碳,是比较良好的生物降解材料。多肽、蛋白质药物在胃肠道内稳定性差、易变性、易被消化酶解,影响了其口服用药的生物利用度[1],因此采用以聚乳酸及其共聚物为代表的生物可降解聚合物为骨架材料,包裹肽、蛋白质药物制成缓释微球制剂已经成为制剂研究的热点。 1? 聚乳酸的合成 聚乳酸可由多种单体通过不同途径合成:途径一是乳酸直接聚合,途径二是乳酸的环状二聚体-丙交酯的开环聚合。 1.1?直接缩聚法 所谓直接法,即乳酸直接脱水缩合法,即采用 乳酸为原料,在高温、高真空和催化剂存在的条件下 直接聚合制备聚乳酸。通过乳酸分子间的脱水和酯化作用,将乳酸单体逐步缩合聚合成聚乳酸。近年来,聚乳酸直接缩聚合成的方法主要有熔融聚合和溶液聚合两种[2]。1.1.1 熔融聚合 该方法是一种在聚合物熔点温度以上、不采用任何介质的本体聚合反应。其优点是产物纯净且不需要分离介质。但是,反应越向后进行,其体系黏度越大,小分子物质难以排出,这就导致平衡难以向聚合方向移动,最终产物的相对分子量不高。 1.1.2 溶液缩聚 溶液缩聚是指在体系中加入一种能够溶解聚合物但不参与反应的有机溶剂,在一定温度和真空度下与单体乳酸、水进行共沸回流,回流液经过除水后返回到反应容器中,逐渐将反应体系中所含的微 聚乳酸及其在微球制剂中应用 郑振秋1,2 ,张伟2 (1.山东中医药大学,山东?济南?250355;2.青岛海慈医疗集团,山东?青岛?266033) 摘?要:目的:介绍聚乳酸合成和降解的方法以及以聚乳酸及其共聚物为基材制备微球的方法。方法:通过查 阅文献,阐述聚乳酸合成降解方法,针对聚乳酸在实际应用中存在的缺陷,介绍聚乳酸的改性方法,并讨论聚乳酸微球的多种制备方法。结果:以聚乳酸为载体制备的微球可以应用于缓、控释制剂的研究。结论:聚乳酸有良好的生物降解性和生物相容性,其微球制剂具有良好的应用前景。 关键词:聚乳酸;合成;降解;改性;微球制备 中图分类号:R284.2 文献标志码:A 文章编号:1673-842X (2015) 02- 0130- 04 收稿日期:2014-07-15 作者简介:郑振秋(1990-),女,山东临沂人,硕士研究生,研究方向:中药制剂开发应用研究,质量标准研究。通讯作者:张伟(1962-),男,山东青岛人,副主任药师,硕士研究生导师,学士,研究方向:中药制剂开发应用研究,质量标准研究。 E-mail:haicizw@https://www.360docs.net/doc/ec6309230.html,。 Polylactic Acid and Its Application in Microsphere Preparation ZHENG Zhenqiu 1,2 ,ZHANG Wei 2 (1. Shandong University of Traditional Chinese Medicine,Ji'nan 250355,Shandong, China;2. Qingdao Haici Medical Corp,Qingdao 266033,Shandong,China) Abstract:Objective :To introduce the method of degradation and synthesis of polylactide and the method of preparing microspheres with polylactide and its copolymers as base material. Methods :By reference to relevant literature,the paper expatiated the method of degradation and synthesis of polylactide,aiming at the existing defects of polylactide in the actual application. The modification of polylactide was expounded and the method of preparing microspheres with polylactide and its copolymers as base material were also discussed. Results :Microspheres prepared with polylactide as the carrier can be used in the research of sustained and controlled release preparations. Conclusion :Polylactide has good biodegradability and biocompatibility and its microspheres preparation has good application prospect. Key words:polylactide;synthesis;degradation;modification;microsphere preparation DOI:10.13194/j.issn.1673-842x.2015.02.048

聚乳酸微球的制备研究

聚乳酸微球的制备研究 本次研究采用乳化溶剂挥发法制备聚乳酸微球。通过研究影响聚乳酸微球制备的各项因素,确定最佳工艺条件。在最佳工艺条件下制备的聚乳酸微球表面光滑圆整,分散性良好,粒径分布集中。 标签:聚乳酸微球;制备 一、聚乳酸微球的研究意义 聚乳酸是一种具有优良生物相容性和生物降解性的聚合物,其自身及降解产物无毒,对环境不会造成污染,作为药物控释载体可使活性物质浓度在较长时间内保持在有效的浓度范围之内,不仅延长药物作用时间,提高作用效果,而且还可降低给药剂量和毒副作用,近年来受到了许多学者的关注,并有望在医药和农药领域得到广泛应用。 聚乳酸微球制备方法主要有乳化溶剂挥发法、喷雾干燥法、相分离法及熔融法等。其中以乳化溶剂挥发法最常用。此方法是将不相溶的两相通过机械搅拌或超声乳化方式制成乳剂,内相溶剂挥发除去,成球材料析出,固化成微球。 二、聚乳酸微球制备方法 聚乳酸微球制备方法主要有乳化溶剂挥发法、喷雾干燥法、相分离法及熔融法等。其中以乳化溶剂挥发法最常用。 此方法是将不相混溶的两相通过机械搅拌或超声乳化方式制成乳剂,内相溶剂挥发除去,成球材料析出,固化成微球。内分散相的溶剂必须在外连续相中具有一定的溶解度和挥发性。在缓慢搅拌下,内分散相溶剂不断向外相扩散,转运至液面并挥发到空气中。萃取一挥发一萃取过程反复进行,使内分散相中载体材料析出形成囊膜,将药物包裹其中,直到微球完全固化为止。按制备时乳状液的类型,本制备法可分为O/W,O/O,W/O/W三种类型。 (一)O/W型 将药物和PLA溶于二氯甲烷、氯仿等有机溶媒中,加入到含有乳化剂的水相中乳化形成O/W型乳剂,再在加热或减压条件下除去有机溶媒,PLA与药物沉积形成微球。这种方法适用于脂溶性药物的包封,而对于水溶性药物包封率较低,主要是由于溶媒挥发过程中药物逐渐扩散进入水相所致,因此药物能否被成功地包封与微球内主要依赖于药物在水相中的溶解。 (二)O/O型 O/O型乳化溶剂挥发法是专为水溶性药物设计的。外相多用油类物质如硅

聚乳酸合成及应用研究

聚乳酸合成及应用研究 摘要:综述了聚乳酸的合成方法,介绍了其生产应用现状。 关键词:聚乳酸乳酸丙交酯生物降解材料 随着科学与社会的发展,环境和资源问题越来越受到人们的重视,成为全球性问题。以石油为原料的塑料材料应用广泛,这类材料使用后很难回收利用,造成了目前比较严重的“白色污染”问题。而且石油资源不可再生,大量的不合理使用给人类带来了严重的资源短缺问题。可降解材料的出现,尤其是降解材料的原材料的可再生性为解决这一问题提供了有效的手段。 聚乳酸(PLA)是目前研究应用相对较多的一种,它是以淀粉发酵(或化学合成)得到的以乳酸为基本原料制备得到的一种环境友好材料,它不仅具有良好的物理性能,还具有良好的生物相容性和降解性能。聚乳酸属于脂肪族聚酯化合物。聚乳酸的分子构象存在3种异构体,即左旋的L-PLA,右旋的D-PLA以及内消旋的D,L-PLA。由发酵产生的聚乳酸大部分为L-PLA。PLA 的几种旋光性结构中,L- PLA及D-PLA是半结晶高分子,机械强度较好;D,L-PLA是非结晶高分子,降解快,强度耐久性差。其中L-PLA由于降解产物是左旋乳酸,能被人体完全代谢,无毒、无组织反应。由于不同的聚乳酸的分子构象,对最终产品的性能产生影响,所以在聚乳酸形成时,控制不同分子构象的相对比例,就可得到不同性能的聚合体。 1913年法国人首先用缩聚的方法合成了聚乳酸,其产量、相对分子质量都很低,实际用途不大。1954年,美国Dupont公司用间接法制备出高相对分子质量的聚乳酸,1962年,美国Cyanamid 公司发现聚乳酸具有良好的生物相容性并将聚乳酸应用于医学领域,作为生物降解医用缝线。美国的Dow化学公司和Cargill公司各出资50%组建的CargillDow聚合物公司研制、开发出了新一代PLA树脂及其合金。日本Mitsui Toatsu公司也推出了新一代改进型聚乳酸树脂(商品名为Lacea),并于1994年建成年产100t的发酵设备。目前,美国Chronopol公司开发的PLA树脂已经半商业化,并计划在未来几年内建成世界级PLA生产装置。芬兰纽斯特(Neste)公司开发的聚乳酸产品也已经投入生产。哈尔滨市威力达公司与瑞士伊文达·菲瑟公司就合作建设世界第二大聚乳酸(该项目总投资4亿元,预计投产后每年可生产聚乳酸1万吨)生产基地的技术引进进行新一轮洽谈,并取得实质性进展;双方基本确定引进的方式、时间、价格等事宜;该项目将于2005年内建成投产。 1 聚乳酸的合成方法 1. 1 直接聚合 1.1.1 溶液聚合方法 Hiltunen等研究了不同催化剂对乳酸直接聚合的影响,在适合催化剂和聚合条件下,可制得相对分子质量达3万的聚乳酸。日本Ajioka等开发了连续共沸除水直接聚合乳酸的工艺,PLA相对分子质量可达30万,使日本Mitsui Toatsu化学公司实现了PLA的商品化生产。国内赵耀明1以D,L-乳酸为原料,联苯醚为溶剂,锡粉为催化剂(200目),在130℃、4000Pa条件下共沸回流,通过溶液直接聚合制得相对分子质量为4万的聚合物。秦志中2等用锡粉作催化剂,分阶段升温减压除水,通过本体及溶液聚合制备了相对分子质量达到20万的高分子量聚乳酸;他们的研究表明在直接法制备聚乳酸的过程中,为防止前期带出大量的低聚物,并且确保在聚合反应过程中所生成的水排除干净,宜用低温高真空,中温高真空,高温高真空的工艺路线;还对聚乳酸的降解性能进行了研究。王征3等采用精馏-聚合耦合装置SnCl2·2H2O的催化体系研究了直接聚合过程中温度、时间、压力对聚合物相对分子质量的影响;研究表明延长聚合时间,适当提高反应温度,采用高真空度可以有效降低体系水分含量,从而提高聚合物的相对分子质量。现已可由直接聚合方法制得具有实用价值的PLA聚合物,并且此聚合方法工艺简单,化学原料及试剂用量少,但直接聚合的PLA相对分子质量仍偏低,需进一步提高,才能使其具有更加广泛的用途。 聚乳酸直接聚合的原理: 反应体系中存在着游离乳酸、水、聚酯和丙交酯的平衡反应,其聚合方程式如下:

聚乳酸微球

Degradable Polymer Microspheres for Controlled Drug Delivery U. Edlund, A.-C. Albertsson Department of Polymer Technology, Royal Institute of Technology, 10044 Stockholm, Sweden e-mail: edlund@polymer.kth.se Abstract. Controlled drug delivery technology is concerned with the systematic release of a pharmaceutical agent to maintain a therapeutic level of the drug in the body for a sustained period of time. This may be achieved by incorporating the therapeutic agent into a degra-dable polymer vehicle, releasing the agent continuously as the matrix erodes. This review is concerned with degradable polymers for use in controlled drug delivery with emphasis on the preparation, applications, biocompatibility, and stability of microspheres from hydro-lytically degradable polymers. Keywords. Controlled drug delivery, Drug release, Microspheres, Degradation, Erosion, Polylactide, Poly(glycolide-co-lactide), Poly(e-caprolactone), Poly(hydroxyalkanoates) Polyanhydrides, Polycarbonates, Poly(orthoesters), Poly(1,5-dioxepan-2-one) 1Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68 1.1Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68 1.2Polymer Degradation and Erosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70 2Controlled Drug Delivery: State of Art . . . . . . . . . . . . . . . . .72 2.1 The Concept of Controlled Drug Delivery . . . . . . . . . . . . . . .72 2.2 Release of Therapeutic Agents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74 2.3Routes of Administration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75 2.4 Biocompatibility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76 3Polymers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77 3.1Aliphatic Polyesters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78 3.1.1Polyglycolide, PGA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .80 3.1.2Polylactide, PLA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .80 3.1.3Poly(lactide-co-glycolide), PLGA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .82 3.1.4Poly(e-caprolactone), PCL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .84 3.1.5Poly(3-hydroxybutyrate), PHB and other poly(hydroxyalkanoate)s 85 3.2Polyanhydrides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .88 3.3Aliphatic Polycarbonates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .91 Advances in Polymer Science, Vol. 157 ? Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2002

溶剂挥发法制备微球的研究

溶剂挥发法制备微球的研究 摘要:微囊化过程中通过蒸发技术去除疏水性聚合物溶剂,及用生物降解的聚合物和羟基酸共聚物来制备微球和微囊近年来已被广泛报道。聚乳酸(PLA)和聚乳酸-羟基乙酸(PLGA)微球的性能已被广泛的研究。包括水溶性化合物蛋白质和肽的包封给研究人员提出了严峻的挑战。这些实体的成功包封需要微球高载药,通过包封法来防止蛋白质降解,和从微球中进行可预测的释放药物化合物。为了实现这个目标,多乳液技术和其他创新性修改形成了常规溶剂蒸发法。 关键词:微球;溶剂蒸发;水溶性化合物;肽;蛋白质;多乳液 介绍:根据聚合物的生物相容性,用溶剂蒸发法生产聚乳酸(PLA),和聚乳酸-羟基乙酸(PLGA)微球已被广泛研究。在溶剂蒸发过程中,聚合物被溶解在一个合适的有机溶剂中,然后药物被分散或溶解于该聚合物溶液中。所得到的溶液或分散液乳化在水性的连续相中以形成离散的液滴。微球的形成中,有机溶剂必须先扩散到水相中,然后在水/空气界面蒸发。随着溶剂的蒸发,适当的过滤和干燥后,可以得到微球硬化和自由流动的微球。 溶剂蒸发法已被广泛用于制备许多不同的药物的PLA和PLGA微球。影响微球的特性的几个变量已经确定,包括药物的溶解性能,内部形态,溶剂类型、扩散速率、温度、聚合物组合物和粘度,和载药。所用溶剂挥发法的有效性取决于在颗粒内的活性剂的成功截留,这个过程是制备不溶性或难溶性药物最成功的方法。很多具有不同理化性质

并能配制成聚合物微球的的药物,有抗癌药物,麻醉药物,局部麻醉药,类固醇,生育控制剂。 可生物降解的聚合物基质蛋白穿过曲折的充满水的路径扩散,及穿过聚合物基质或通过矩阵侵蚀释放出去。溶剂蒸发技术的进展已允许水溶性强的药物、活性化合物如胺类药物,蛋白质,肽,和疫苗成功的运用,本文将总结溶剂蒸发技术的进展,和由该方法产生的可降解微球相关特性。

聚乳酸的合成方法

聚乳酸的合成方法 Document number:NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT

聚乳酸的合成方法研究 摘要聚乳酸是一类运用广泛的生物可降解材料,具有良好的机械强度,生物相容性且易加工。聚乳酸的合成方法主要为内交酯开环聚合法和直接缩合聚合法,前者比较而言具有分子量高,机械性能好且无小分子水生成等优点。目前,聚乳酸主要面临着性能改性和成本降低的重要挑战。 关键词聚乳酸,开环聚合,缩合聚合 1 引言 生物降解材料包括天然树脂和合成树脂,是由可再生资源人工合成制得的一种可降解高分材料,主要包括淀粉类以及聚酯类,其中聚酯类包括聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯、聚己内酯和聚丁二酸丁二醇酯等。 聚乳酸是一种用途广泛的生物降解高分子材料,具有良好的强度、通透性且易加工,并具有良好的生物相容性,对人体无毒无刺激,因此被广泛用于外科手术缝合线和骨折内固定材料及药物控释载体等生物医用材料,已经成为生物医用材料中最受重视的材料之一[1]。 2 聚乳酸的概述 聚乳酸也称为聚丙交酯,属于聚酯家族,是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物,原料来源充分而且可以再生。聚乳酸的生产过程无污染,而且产品可以生物降解,实现在自然界中的循环,因此是理想的环保型高分子材料[1]。 聚乳酸的性质 聚乳酸(PLA)为浅黄色或透明的物质;玻璃化温度为50~60℃,熔点170~180℃,密度约cm3;不溶于水、乙醇、甲醇等,易水解成乳酸。

聚乳酸有三种立体构型:聚右旋乳酸(PDLA),聚左旋乳酸(PLLA)和聚消旋乳酸(PDLLA)。PDLA和PLLA是两种具有光学活性的有规立体构型聚合物,25℃时比旋光度分别为+157°,-157°。Tg、Tm分别为58℃和215℃,熔融或溶液中均可结晶、结晶度可达60%左右。PDLLA是无定形非晶态材料,Tg为58℃,无熔融温度。 结晶性对PLA材料力学性能和降解性能(包括降解速率、力学强度衰减)的影响很大。PLA脆性高、冲击强度差。分子量增大,PLA的力学强度提高,作为成型制品使用的聚合物分子量至少要达到10万[2]。 聚乳酸的主要优点 1) 聚乳酸是一种生物可降解材料,使用可再生的植物资源(如玉米)所提供的淀粉原料聚合而成。淀粉原料经由发酵过程制成乳酸,再通过化学合成转换成聚乳酸。其具有良好的生物可降解性,能被自然界中微生物完全降解,最终生成二氧化碳和水,不污染环境,这对保护环境非常有利。 2) 聚乳酸的物理性能良好,其具有良好的抗拉强度及延展度和热稳定性好,加工温度170~230℃,有好的抗溶剂性,可用多种方式进行加工,如挤压、纺丝、双轴拉伸,注射吹塑等各种加工方法,应用十分广泛。聚乳酸可用于民用的各种塑料制品、包装食品、快餐饭盒、无纺布、工业及民用布。 3) 聚乳酸薄膜具有良好的透气性、透氧性及透二氧化碳性,它也具有隔离气味的特性。病毒及霉菌易依附在生物可降解塑料的表面,故有安全及卫生的疑虑,然而,聚乳酸是唯一具有优良抑菌及抗霉特性的生物可降解塑料。 4) 当焚化聚乳酸时,其燃烧热值与焚化纸类相同,是焚化传统塑料(如聚乙烯)的一半,而且焚化聚乳酸绝对不会释放出氮化物、硫化物等有毒气体。人体也含有以单体形态存在的乳酸,这就表示了这种分解性产品具有的安全性[3-4]。

聚乳酸微球制备的初步研究

文章编号:1003—2843(2006)1—0084 —04聚乳酸微球制备的初步研究 廖戎 (西南民族大学化学与环境工程保护学院,成都610041) 摘 要:聚乳酸P LA (polylactide )是一种无毒、可生物降解的聚合物,它具有良好的生物相容性,在医药上有广泛的应用.通过实验研究了聚乳酸浓度,表面活性剂浓度以及两者的配料比对溶媒挥发法制备聚乳酸微球及微球粒经的影响.实验为进一步制备医用聚乳酸微球和类似的医用药剂做了有益的探索. 关键词:聚乳酸微球;溶媒挥发法;微球粒径 中图分类号:O631.4 文献标识码:A 收稿日期:2005-10-28 作者简介:廖戎(1956-),女,西南民族大学化学与环境保护工程学院教授. 1 前言 微球又称微球囊或者微囊,是利用天然的或者是合成的高分子材料将固体或液体药物包裹而成直径1-500μm 的微小胶球,微球外面一般呈球状实体或呈平滑的球状膜壳形、葡萄串形及表面平滑或折叠的不规则的结构等各种形状,其外形取决于微球材料的性质和材料凝聚的方式.在中医药上,芳香类中药中所含的挥发油沸点低,易挥发,又不溶于水,使得这种药物的使用很不方便,如果药物制成微囊剂可以解决这个问题,包裹后即可防止其挥发,又利于携带,便于服用.除此以外,微囊包封的药物还可以做缓释控制剂、靶向给药剂以及控释制剂[1].J ie Fu 等人在这方面做了比较详细的研究,探索证明了微球制剂可以在肌体内提供稳定的药物浓度.在医药上还有一些受温度和pH 值影响较大的药物,在动物体内会很快代谢掉甚至变性,这类药物的使用因此受到限制.若能以聚合包衣的方式把药物制作成用微球包裹的制剂,就可以让药物成功地进入体内或者避开胃酸的影响,从而增加药物的稳定性. 微囊包裹的药物释放的速度主要是与微球粒径的大小有关,体外释放实验证明,球径越小,药物释放速度越快;因此可通过选择适当的微球大小和基质材料达到所期望的药物释放过程 [2].通过控制释放速度,使血液中药物的浓度保持在一定的范围内,从而减少毒副作用. 天然高分子在生物相容和生物降解方面有着优良的性质,来源于自然界、产量丰富、价格便宜、稳定无毒、成膜性或成球性好是最常用的医用微球材料,但是其降解不均匀以及一些特定的自然属性也限制了其使用的范围.近年来人工合成的可生物降解的高分子材料由于无毒无刺激性,成膜性或成球性很好,化学稳定性高,生物相容性好,可控性强,受到了高度重视,并广泛应用于医学领域的科学研究之中.例如,在药物缓释体系中,生物降解型聚酯是研究较多的材料,其中引人注目的是聚乳酸、聚羟基乙酸及其共聚物[3].聚乳酸是一种新型高分子聚合物,是以乳酸为单体经缩聚反应合成的生物可降解高分子材料.它无毒、无刺激性,具有良好的生物相容性,可生物降解吸收,强度高、可塑性好、易加工成型.聚乳酸在生物体内经过酶分解,最终形成二氧化碳和水.随着研究的开展,近年来国内也制备出了一批医用聚乳酸微球,如利福平聚/乳酸微球 [4]、伊维菌素聚乳酸微球[5]、明胶聚乳酸微球[3]等等. 聚乳酸微球制备方法主要有乳化-溶媒挥发法、乳化-溶媒萃取法、溶剂-非溶剂法、溶媒扩散法、界面沉积法、熔融法、化学聚合法、喷雾干燥法、喷雾包衣法等[6].在实际研究中常根据药物的理化性质、微球的粒径分布、 微球的释药速度等要求,选择适当的制备方法.本实验主要研究溶媒挥发法制备聚乳酸微球,及影响制备聚乳酸

聚乳酸合成

聚乳酸是由生物发酵生产的乳酸经人工化学合成而得的聚合物,但仍保持着良好的生物相容性和生物可降解性,具有与聚酯相似的防渗透性,同时具有与聚苯乙烯相似的光泽度、清晰度和加工性,并提供了比聚烯烃更低温度的可热合性,可采用熔融加工技术,包括纺纱技术进行加工。因此聚乳酸可以被加工成各种包装用材料,农业、建筑业用的塑料型材、薄膜,以及化工、纺织业用的无纺布、聚酯纤维、医用材料等等。 适合的加工方式有:真空成型、射出成型、吹瓶、透明膜、贴合膜、保鲜膜、纸淋膜,融溶纺丝等。 聚乳酸(PLA)的原料主要为玉米等天然原料,降低了对石油资源的依赖,同时也间接降低了原油炼油等过程中所排放的氮氧化物及硫氧化物等污染气体的排放。为了摆脱对日趋枯竭的石油资源的依赖,大力开发环境友好的可生物降解的聚合物,替代石油基塑料产品,已成为当前研究开发的热点。根据我国可持续发展战略,以再生资源为原料,采用生物技术生产可生物降解的聚乳酸(PLA)市场潜力巨大。将粮食产品深加工,生产高附加值的产品是实现跨越式经济发展的重大举措。 国内聚乳酸市场分析: 我国是一个生产塑料树脂材料及消费大国,年生产各类塑料制品近1900多万吨。大力开发生产对环境友好的EDP塑料制品,势在必行,这有益于减少石油基塑料制品所带来的环境污染和对不可再生石油资源的依赖及消耗。目前,国内有多家企事业单位从事“聚乳酸〔PLA〕”聚酯材料的研究及应用工作,国家和省及部委也将PLA开发项目列入“九五”、“十五”、“863”、“973”、《火炬计划》、《星火计划》、“十一五”和《国家中长期科学科技发展规划》重点科研攻关项目。但是,目前国内PLA产业化步伐缓慢,产品经过多年的研发仅有浙江海正集团和上海同杰良生物技术有限公司等较有实力的企事业单位较有成效,江阴杲信也开发了粒子,纤维和无纺布等产品,PLA聚酯材料主要依赖国外进口,由于PLA 原料进口价格比较昂贵,这也限制了PLA高分子材料在我国的应用和发展。 随着我国加入世贸组织,先进的生产技术和设备及新产品大量进入国内市场,这也促使国内一些企事业单位和集团公司及乳酸生产厂家着手建立PLA 产业,以国内丰富的资源优势和科研院校的技术优势及人力资源优势与国外PLA 产品抗衡,并使国内能顺利的形成以PLA产品为代表的消费市场,并且能够出口创汇。 经济学家及环保人士指出,在我国发展以高性能EDP材料作为治理环境污染措施之一,正在逐步取得政府的支持。国家已将EDP塑料列入国家优先发展高新技术产业重点领域(包装材料、农业应用材料、医用材料等),《中国21世纪议程》也将发展EDP塑料包装材料列入发展内容之一,生物质塑料正在推向市场、开拓市场,无论在农业用、包装用、日用、医用等领域都具有较大的市场潜力。 2005年中国塑料包装材料需求量将达到550万吨,按其中1/3为难以收集的一次性塑料包装材料和制品计算,其废弃物将达到180万吨;据农业部预测,2005年地膜覆盖面积将达1.7亿亩,所需地膜加上堆肥袋、育苗钵,农副产品保鲜膜、片、盒等需求量将达到120万吨;垃圾袋等一次性日用杂品、

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