生物可降解材料聚乳酸的制备改性及应用汇总

合集下载

完全生物降解材料聚乳酸的改性及应用

完全生物降解材料聚乳酸的改性及应用

完全生物降解材料聚乳酸的改性及应用1、聚乳酸聚乳酸(PLA)是一种具有优良的生物相容性和可生物降解性的合成高分子材料。

PLA这种线型热塑性生物可降解脂肪族聚酯是以玉米、小麦、木薯等一些植物中提取的淀粉为最初原料,经过酶分解得到葡萄糖,再经过乳酸菌发酵后变成乳酸,然后经过化学合成得到高纯度聚乳酸。

聚乳酸制品废弃后在土壤或水中,30天内会在微生物、水、酸和碱的作用下彻底分解成CO2和H2O,随后在太阳光合作用下,又成为淀粉的起始原料,不会对环境产生污染,因而是一种完全自然循环型的可生物降解材料。

1.1聚乳酸的制备目前聚乳酸的生产和制备主要有两条路线:(1)间接法即丙交酯开环聚合法(ROP法);(2)直接聚合法(PC法)。

两类方法皆以乳酸为原料。

丙交酯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2丙交酯,丙交酯再开环聚合得到聚乳酸,此方法中要求高纯度的丙交酯。

直接法使用高效脱水剂使乳酸或其低聚物分子间脱水,以本体或溶液聚合的方式制备聚乳酸。

1.2聚乳酸的基本性质由于乳酸具有旋光性,因此对应的聚乳酸有三种:PDLA、PLLA、PDLLA(消旋)。

常用易得的是PDLLA和PLLA,分别由乳酸或丙交酯的消旋体、左旋体制得。

聚乳酸(PLA)是一种真正的生物塑料,其无毒、无刺激性,具有良好的生物相容性,可生物分解吸收,强度高,不污染环境,可塑性好,易于加工成型。

由于聚乳酸优良的生物相容性,其降解产物能参与人体代谢,已被美国食品医药局(FDA)批准,可用作医用手术缝合线、注射用胶囊、微球及埋植剂等。

同时聚乳酸存在的缺点是:(1)聚乳酸中有大量的酯键,亲水性差,降低了它与其它物质的生物相容性;(2)聚合所得产物的相对分子量分布过宽,聚乳酸本身为线型聚合物,这都使聚乳酸材料的强度往往不能满足要求,脆性高,热变形温度低(0146MPa负荷下为54℃),抗冲击性差;(3)降解周期难以控制;(4)价格太贵,乳酸价格以及聚合工艺决定了PLA的成本较高。

《生物可降解聚乳酸-PBST-壳聚糖-银复合膜的制备及性能研究》范文

《生物可降解聚乳酸-PBST-壳聚糖-银复合膜的制备及性能研究》范文

《生物可降解聚乳酸-PBST-壳聚糖-银复合膜的制备及性能研究》篇一生物可降解聚乳酸-PBST-壳聚糖-银复合膜的制备及性能研究一、引言随着人类对环保意识的提高,生物可降解材料逐渐成为研究的热点。

聚乳酸(PLA)、PBST(聚丁二酸丁二酯-对苯二甲酸丁二酯共聚物)、壳聚糖(Chitosan)以及银等材料因其良好的生物相容性和可降解性,在生物医学、包装材料等领域具有广泛的应用前景。

本文旨在研究生物可降解的聚乳酸/PBST/壳聚糖/银复合膜的制备工艺及其性能表现。

二、材料与方法1. 材料准备实验所需材料包括聚乳酸、PBST、壳聚糖、银盐以及其他助剂。

所有材料均需符合生物可降解及无毒无害的标准。

2. 制备工艺(1)将聚乳酸、PBST按照一定比例混合,并通过热熔融法制备混合基体;(2)将壳聚糖与银盐溶解于适当溶剂中,制备成壳聚糖/银溶液;(3)将壳聚糖/银溶液与混合基体进行共混,通过流延法制备复合膜;(4)对复合膜进行干燥、热处理等后处理。

3. 性能测试对制备的复合膜进行力学性能测试、透光性测试、吸水性测试、生物相容性测试及降解性能测试等。

三、结果与讨论1. 制备结果通过上述制备工艺,成功制备出生物可降解的聚乳酸/PBST/壳聚糖/银复合膜。

该复合膜具有良好的柔韧性,且表面光滑,无明显的缺陷。

2. 性能分析(1)力学性能:该复合膜具有较高的拉伸强度和撕裂强度,显示出良好的力学性能。

(2)透光性:复合膜在可见光范围内具有较好的透光性,满足包装材料的要求。

(3)吸水性:复合膜的吸水性较低,具有良好的防潮性能。

(4)生物相容性:该复合膜对细胞无毒性,具有良好的生物相容性,适用于生物医学领域。

(5)降解性能:该复合膜在一定的环境条件下能实现快速降解,且降解产物无毒无害,符合环保要求。

3. 影响因素讨论(1)材料配比:聚乳酸、PBST、壳聚糖及银的比例对复合膜的性能具有重要影响。

通过调整各组分的比例,可以优化复合膜的性能。

生物可降解材料聚乳酸的制备改性及应用

生物可降解材料聚乳酸的制备改性及应用

生物可降解材料聚乳酸的制备改性及应用摘要:聚乳酸(PLA)是人工合成的可生物降解的的热塑性脂肪族聚酯,其具有良好的机械性能、热塑性、生物相容性和生物降解性等,广泛应用于可控释材料、生物医用材料、组织工程材料、合成纤维等领域。

本文主要介绍了聚乳酸的合成、改性及其在各个领域的应用。

关键词:聚乳酸;生物降解;合成;应用随着大量高分子材料在各个领域的应用,废弃高分子材料对环境的污染有着日益加剧的趋势。

处理高分子材料的一些老套方法如焚烧、掩埋、熔融共混挤出法、回收利用等都存在缺陷并有一定的局限性,给环境带来严重的负荷,因此开发环境可接受的降解性高分子材料是解决环境污染的重要途径。

而乳酸主要来源于自然界十分丰富的可再生植物资源如玉米淀粉、甜菜糖等的发酵。

聚乳酸(polylactide简称PLA)在自然环境中可被水解或微生物降解为无公害的最终产物CO2和H2O,对其进行堆肥或焚烧处理也不会带来新的环境污染[1]。

此外聚乳酸及其共聚物是一种具有优良的生物相容性的合成高分子材料。

它具有无毒、无刺激性、强度高、可塑性强、易加工成型等特点,因而被认为是最有前途的生物可降解高分子材料[2]。

利用其可降解性,也可用作生物医用材料如组织支架、外科手术缝合线、专业包装、外科固定等。

1 生物降解机理[3,4]生物降解是指高分子材料通过溶剂化作用、简单水解或酶反应,以及其他有机体转化为相对简单的中间产物或小分子的过程。

高分子材料的生物降解过程可分为4个阶段:水合作用、强度损失、物质整体化丧失和质量损失。

微生物首先向体外分泌水解酶,与可生物降解材料表面结合,通过水解切断这些材料表面的高分子链,生成低相对分子质量的化合物(有机酸、糖等),然后,降解的生成物被微生物摄入体内,合成为微生物体物或转化为微生物活动能量,在耗氧条件下转化为CO2,完成生物降解的全过程。

材料的结构是决定其是否可生物降解的根本因素。

合成高分子多为憎水性的,一般不能生物降解,只有能保持一定湿度的材料才有可能生物降解。

聚乳酸(PLA)生物可降解材料全

聚乳酸(PLA)生物可降解材料全

13
6 聚乳酸材料的发展前景
2024/8/27
简而言之:发展前景广阔
国内 追求 国外
环保 绿色 可再生 低能耗 可持续
PLA
14
LOGO
2024/8/27
开环聚合法
首先由乳酸脱水缩合成环状丙交酯,再在引发剂存在下丙 交酯开环聚合成聚乳酸,如下:
开环聚合法是制备高分子量PLA的一个重要途径,可以制 备分子量高达70到100万的PLA。
缺点:工艺路线长且复杂、价格昂贵。
8
3 聚乳酸材料的合成
2024/8/27
直接缩聚法
在高温条件下乳酸分子中的羟基和羧基发生酯化反应,逐 步缩合聚合成聚乳酸。其反应过程可简单表示如下:
2024/8/27
PLA改性方法
分为化学改性和物理改性。 化学改性包括共聚、交联、表面修饰等,主要是通过改 变聚合物大分子或表面结构改善其脆性、疏水性及降解速率 等; 物理改性主要是通过共混、增塑及纤维复合等方法实现 对聚乳酸的改性。
12
6 聚乳酸材料的发展前景
2024/8/27
随着生物医学和材料学的进一步结合,聚乳酸及其共聚物在生 物医学领域的研究和应用将会越来越广泛深入。
要想获得高分子量的聚乳酸,水分的脱出及抑制聚合物的 降解是关键。
聚乳酸直接缩聚合成方法主要分为溶液聚合和熔融聚合。
9
4 聚乳酸材料的应用
2024/8/27

10
4 聚乳酸材料的应用
2024/8/27
聚乳酸人造皮肤 聚乳酸导管支架
聚乳酸包装袋
11
5 聚乳酸材料的不足及改性
聚乳酸材料的不足
a) PLA脆性大、抗冲击力差、缺乏柔性和弹性; b) 结晶度不高、降解速度不易控制; c) 含有很多酯基,亲水性差。

生物降解材料聚乳酸的合成与改性工艺的研究

生物降解材料聚乳酸的合成与改性工艺的研究

molecular weight co-polymer. 、7 ̄re found that the hydrophilic performance of the polymer was obViously
improVed and the Tg was reduced through introducing polyethylene the polylactic acid chain through contact angle and DSC analysis.
学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许
论文被查阅和借阅。本人授权兰州理工大学可以将本学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段
保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文
收录到《中国学位论文全文数据库》,并通过网络向社会公众提供信息服务。
在白色污染日益严重的今天,聚乳酸由于有可降解性以及降解产物的矿化作
用,人们已经开始利用可降解的聚乳酸来代替一般通用聚合物产品。同时,现代
社会的大量能源消耗使得煤和石油等化工原料越来越紧张,传统的高聚物合成又 依赖于从天然资源石油中提取的单体,而石化燃料需数百万年才能产生。可以预 见,随着石油等资源的枯竭,源自石化原料的聚合物生产必将受到限制,与之相
polylactic acid products was 4.5×1 04 which was determined by Viscosimetry. Synthesize the co-polymer—PLA—PEGl using the lactide and PEG
as
monomer and temperature,

聚乳酸的性能、合成方法及应用

聚乳酸的性能、合成方法及应用

聚乳酸的性能、合成方法及应用一、本文概述聚乳酸(Polylactic Acid,简称PLA)是一种由可再生植物资源(例如玉米)提取淀粉原料制成的生物降解材料,具有良好的生物相容性和生物降解性。

随着全球环保意识的日益增强和可持续发展理念的深入人心,聚乳酸作为一种环保型高分子材料,其研究和应用受到了广泛的关注。

本文将全面介绍聚乳酸的性能特点、合成方法以及在实际应用中的广泛用途,旨在为读者提供关于聚乳酸的深入理解,推动其在各个领域的应用和发展。

本文首先将对聚乳酸的基本性能进行概述,包括其物理性能、化学性能以及生物相容性和降解性等方面的特点。

接着,将详细介绍聚乳酸的合成方法,包括开环聚合和缩聚法等,并分析不同合成方法的优缺点。

在此基础上,文章还将深入探讨聚乳酸在各个领域的应用情况,如包装材料、医疗领域、汽车制造、农业等。

文章还将对聚乳酸的未来发展趋势进行展望,以期为读者提供全面的聚乳酸知识,并为其在实际应用中的创新和发展提供参考。

二、聚乳酸的性能聚乳酸(PLA)作为一种生物降解塑料,具有一系列独特的性能,使其在众多领域中具有广泛的应用前景。

聚乳酸具有良好的生物相容性和生物降解性。

由于其来源于可再生生物质,聚乳酸在自然界中能够被微生物分解为二氧化碳和水,不会对环境造成污染。

这使得聚乳酸在医疗、包装、农业等领域具有广阔的应用空间。

聚乳酸具有较高的机械性能。

通过调整合成方法和工艺条件,可以得到具有优异拉伸强度、模量和断裂伸长率的聚乳酸材料。

这些特性使得聚乳酸在制造包装材料、纤维、薄膜等方面具有显著优势。

聚乳酸还具有良好的加工性能。

它可以在熔融状态下进行热塑性加工,如挤出、注塑、吹塑等,从而制成各种形状和尺寸的制品。

同时,聚乳酸的表面光泽度高,易于印刷和染色,为其在装饰、包装等领域的应用提供了便利。

另外,聚乳酸还具有较好的阻隔性能。

它可以有效地阻止氧气、水分和其他气体的渗透,从而保护包装物品免受外界环境的影响。

生物降解聚乳酸改性及应用

生物降解聚乳酸改性及应用

生物降解聚乳酸改性及应用摘要:综述近几年来聚生物降解聚乳酸主要的改性方法以及聚乳酸目前的应用领域。

关键词:聚乳酸改性方法应用Abstract: To review the recent years poly biodegradable polylactic acid main modification methods and application field of polylactic acid at present. Keywords: polylactide modification methods of application一、前言聚乳酸(PLA)是乳酸的一种重要的衍生物,其无毒、无刺激性, 强度高,不污染环境,可塑性好有良好的生物相容性和生物可降解性,在生物体内可逐渐降解为CO2和水,对人体无毒、无积累,被认为是21 世纪最有前途的可生物降解的功能材料。

同时聚乳酸存在的缺点是:①聚乳酸中有大量的酯键,亲水性差,降低了它与其它物质的生物相容性; ②聚合所得产物的相对分子量分布过宽,聚乳酸本身为线型聚合物,这都使聚乳酸材料的强度往往不能满足要求,脆性高,热变形温度低(0146MPa 负荷下为54 ℃) ,抗冲击性差; ③降解周期难以控制; ④价格太贵,。

改性能提高材料力学性能,降低成本,改善降解性能的有效途径[1]。

1、聚乳酸化学合成机理合成聚乳酸的单体主要有乳酸和它的环状二聚体丙交酯,根据光学活性不同可分为下列几种:从旋光性角度将丙交酯分成4 种异构体。

即:L,L-丙交酯,D,D-丙交酯,内消旋D,L-丙交酯和外消旋D,L-丙交酯。

内消旋丙交酯聚合得到的聚合物其降解性能和物理性能与外消旋丙交聚合得到的聚合物的性质有所不同。

丙交酯法给聚乳酸高聚体的研发和应用提供了一种潜在的可能性!即可根据最终产品的性能要求裁剪设计高聚物的分子结构。

从而可赋予产品许多特殊的使用性能,如结晶度、熔点和机械强度等差异[2]。

聚乳酸的改性及应用研究进展

聚乳酸的改性及应用研究进展

近年来,随着技术的不断发展,聚乳酸在各个领域的应用也在不断拓展。例如, 通过共聚改性等方法,聚乳酸在高性能纤维和医用材料等领域取得了重要进展。 此外,聚乳酸在3D打印技术中也表现出良好的应用前景,为个性化医疗和产品 定制提供了新的可能。
环境保护及其挑战聚乳酸作为一种生物降解材料,具有较好的环境友好性。然 而,在聚乳酸的制备和使用过程中,仍存在一些环境保护问题。首先,聚乳酸 的制备需要大量的有机溶剂,这些溶剂在使用后往往会产生大量废液,对环境 造成一定压力。其次,聚乳酸的降解过程中可能会产生一些有污染性的降解产 物,如何有效控制这些产物对环境的影响是一个重要问题。
1、改进生产工艺,降低聚乳酸的生产成本,提高产量和质量。 2、深入探讨聚乳酸的改性技术,以便更好地满足不同领域的应用需求。
3、在应用研究方面,应聚乳酸在生物医学、纺织、包装和建筑材料等领域的 新应用模式的探索和现有应用问题的优化。
总之,聚乳酸作为一种环保材料,其改性和应用研究具有重要的理论和实践意 义。随着技术的不断进步和应用领域的拓展,我们有理由相信聚酸将在未来 的可持续发展中发挥更加重要的作用。
研究PLA阻燃改性后的生物相容性和降解性能;4)优化加工过程中的阻燃保护 措施。随着聚乳酸阻燃改性研究的深入,有望为拓宽PLA的应用领域提供重要 支持。
聚乳酸(PLA)是一种由可再生资源——乳酸合成的生物降解材料,被广泛应 用于包装、医疗、纤维等领域。由于其良好的生物相容性和可降解性,聚乳酸 在现代社会中具有广泛的应用前景。本次演示将重点探讨聚乳酸的制备方法、 应用领域、环境保护问题以及研究进展。
聚乳酸纤维的应用领域与优势聚乳酸纤维具有许多优点,如环保可降解、良好 的力学性能和化学稳定性等,使得它在许多领域都有广泛的应用。首先,在服 装领域,聚乳酸纤维具有优异的透气性、吸湿性和保暖性,适合制作各种服装, 如运动服、户外服装和内衣等。其次,在建筑领域,聚乳酸纤维可以用于制作 建筑保温材料、装饰材料和土工布等。此外,在农业领域,聚乳酸纤维可用于 制作农用膜、包装材料和生物降解的农用无人机等。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

生物可降解材料聚乳酸的制备改性及应用摘要:聚乳酸(PLA)是人工合成的可生物降解的的热塑性脂肪族聚酯,其具有良好的机械性能、热塑性、生物相容性和生物降解性等,广泛应用于可控释材料、生物医用材料、组织工程材料、合成纤维等领域。

本文主要介绍了聚乳酸的合成、改性及其在各个领域的应用。

关键词:聚乳酸;生物降解;合成;应用随着大量高分子材料在各个领域的应用,废弃高分子材料对环境的污染有着日益加剧的趋势。

处理高分子材料的一些老套方法如焚烧、掩埋、熔融共混挤出法、回收利用等都存在缺陷并有一定的局限性,给环境带来严重的负荷,因此开发环境可接受的降解性高分子材料是解决环境污染的重要途径。

而乳酸主要来源于自然界十分丰富的可再生植物资源如玉米淀粉、甜菜糖等的发酵。

聚乳酸(polylactide简称PLA)在自然环境中可被水解或微生物降解为无公害的最终产物CO2和H2O,对其进行堆肥或焚烧处理也不会带来新的环境污染[1]。

此外聚乳酸及其共聚物是一种具有优良的生物相容性的合成高分子材料。

它具有无毒、无刺激性、强度高、可塑性强、易加工成型等特点,因而被认为是最有前途的生物可降解高分子材料[2]。

利用其可降解性,也可用作生物医用材料如组织支架、外科手术缝合线、专业包装、外科固定等。

1 生物降解机理[3,4]生物降解是指高分子材料通过溶剂化作用、简单水解或酶反应,以及其他有机体转化为相对简单的中间产物或小分子的过程。

高分子材料的生物降解过程可分为4个阶段:水合作用、强度损失、物质整体化丧失和质量损失。

微生物首先向体外分泌水解酶,与可生物降解材料表面结合,通过水解切断这些材料表面的高分子链,生成低相对分子质量的化合物(有机酸、糖等),然后,降解的生成物被微生物摄入体内,合成为微生物体物或转化为微生物活动能量,在耗氧条件下转化为CO2,完成生物降解的全过程。

材料的结构是决定其是否可生物降解的根本因素。

合成高分子多为憎水性的,一般不能生物降解,只有能保持一定湿度的材料才有可能生物降解。

含有亲水性基团的高分子可保持一定的湿度,宜生物降解,同时含有亲水和憎水基的聚合物生物降解性好。

一般分子量大的材料较分子量小的更难生物降解;脂肪族聚合物比相应的芳香族聚合物容易生物降解;支化和交联会降低材料的生物降解性。

另外,材料表面的特性对生物降解也有影响,粗糙表面材料比光滑表面材料更易降解。

影响可生物降解性的化学因素主要有高分子的亲水性、构型、形态结构、链段的活动性、分子量、高聚物的组成以及上述因素之间的相互关系等。

高分子的亲水性越强越易水解,水解酶对酯键、酰胺键和氨基甲酸酯都有较强的作用;无定型态的高聚物比结晶状态容易水解;分子链段越柔顺,玻璃化温度越低,越有利于降解;链段活动性越大,自由体积越大,越容易受到酶的进攻,也就越容易降解;可降解性随着分子量增大而降低;高聚物的组成,如共混、共聚等也影响着高分子的可降解性。

一般情况下只有极性高分子才能与酶相吸附并能很好亲和,因此高分子具有极性是生物降解的必要条件。

具有生物降解性(包括水解)的分子化学结构有:脂肪族酯键、酞键、脂肪族醚键、亚甲基、氨基、酰氨基、烯氨基、芳香族偶氮基、脲基、氨基甲酸乙酯等。

2 聚乳酸的基本性质聚乳酸是以微生物的发酵产物L-乳酸为单体聚合成的一类聚合物,可以分为聚左旋乳酸(PLLA)、聚右旋乳酸(PDLA)和聚消旋乳酸(PDLLA)三种。

具体性能[5]见表1。

其中,常用易得的是PLLA和PDLLA。

PLLA是半结晶性相当硬的材料。

PLLA和PDLA的外消旋体是结晶性的,相反PDLLA是无定形的透明的材料[6]。

聚乳酸的熔点较高,其物理性质介于PET (聚对苯二甲酸类塑料)和PA-6(尼龙塑料)之间,结晶度大、透明度极好,有良好的抗溶剂性、防潮、耐油脂、透气性,还具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性。

聚乳酸的热稳定性好,适用于吹塑、吸塑、挤出纺丝、注塑和发泡等多种加工方法,可加工成薄膜、包装袋、包装盒、一次性快餐盒、饮料用瓶以及医用材料,使得其在服装、包装、玩具和医疗卫生等领域拥有广泛的应用前景。

3 聚乳酸的合成方法PLA 一般可以通过乳酸的直接缩聚也可以由丙交酯经阴离子型阳离子型和配位型的开环聚合制得。

一般来说乳酸直接聚合或丙交酯(lactide 简称LA) 的阴离子开环聚合所得到的PLA 分子量较低因此要合成高分子量高转化率的PLA 需要采用阳离子型或配位型开环聚合。

3.1 乳酸直接缩聚乳酸的直接缩聚由于存在着乳酸、水、聚酯及丙交酯的平衡,不易得到高分子量的聚合物。

在脱水剂的存在下,乳酸分子中的羟基和羧基受热脱水,直接缩聚合成低聚物,加入催化剂,继续升温,低相对分子质量的聚乳酸聚合成更高相对分子量的聚乳酸。

它主要有溶液缩聚法、熔融缩聚(本体聚合)法、熔融-固相缩聚法和反应挤出聚合法等。

直接缩聚法生产工艺简单但一般只能得到分子量小于 1 万的PLA 当缩聚温度低于120 时加入脱水剂ZnO 可以加快缩聚速度Ajioka 等[7]利用一步法制备出重均分子量达30 万的PLA 但难于进一步提高分子量且分子量分布较宽其性能不能满足生物医学上的某些需要。

3.2 丙交酯的开环聚合目前研究合成聚乳酸的最多方法是丙交酯的开环聚合,其开环聚合的机理有阳离子聚合、阴离子聚合、配位聚合3种[8]。

3.2.1 阴离子开环聚合1990年Kricheldorf H. R.[9]以BzOKPhOK tBuOK 和BuLi 为催化剂对L-LA 实施开环聚合。

发现只有当引发剂的碱性较大时如tBuOK 和BuLi 才可能使L-LA 发生开环聚合,得到的聚合物分子量也较低,并且在聚合过程中发生聚合物部分消旋化的现象。

Kricheldorf 等[10]报道了BuMgCl Bu2Mg Mg(Oet)2等对内酯的开环聚合,Mg 有一定的络合能力,反应活性有所提高,但缺点是反应时间过长。

他使用格氏试剂BuMgCl催化LA 聚合发现有部分消旋现象得到产物的分子量低。

推断该引发过程伴随有部分阴离子聚合机理,出现离域阴离子。

3.2.2 阳离子型开环聚合阴离子开环聚合反应是以催化剂亲核进攻丙交酯的羰基,酰氧键断裂后生成的。

这类反应一般以强碱为催化剂,如Na2CO3、KOH、ROLi、ROK 等。

现以ROLi 为例,反应为[11]:L-丙交酯阴离子开环聚合经常伴有消旋现象,这是由于丙交酯环上的叔碳原子脱质子所致。

这类催化剂反应速度快、活性高,可进行本体或溶液聚合,但副反应极为明显,不利于制备高分子量的聚合物。

3.2.3 配位插入开环聚合配位插入开环聚合反应一般认为是单体上的氧原子与催化剂金属的空轨道配位络合,单体再在金属-碳或金属-烷氧链上进行插入和增长[12]。

催化剂主要为过渡金属有机化合物和氧化物。

这类反应的催化剂种类很多如烷基金属和烷基金属化合物。

如AL(Oi2Pr)3,Sn(Oct)2、烷基稀土配位化合物、BuSnOMe、卟啉铝等。

其中Sn(Oct)2已成为最常用、最有效的催化剂,其催化剂机理为:卟啉铝作为配位开环聚合的一种催化剂,其引发聚合得到的聚合物的分子量分布非常窄。

而且这种催化剂有很好的立构选择性。

但是这类催化剂的活性不高。

Kricheldorf 等用MgBu2和格氏试剂作为引发体系,发现在有冠醚作溶剂时它们能非常有效地催化L-丙交酯开环聚合得到分子量高达100 万的聚合物,但这类催化剂对实验条件要求非常高。

由此可以看出配位插入开环聚合在合成聚乳酸中发挥的重要作用。

4 聚乳酸的改性4.1化学改性4.1.1共聚改性共聚改性是通过调节LA与其他单体的比例来改变聚合物的性能,或由其他单体向PLA 提供特殊功能基团,以此来改善PLA的亲水性、结晶性等性能。

宋谋道等[13]采用PEG与丙交醋共聚,制得高分子质量的PLA一PEG一PLA嵌段共聚物。

当PEG含量达到一定程度(如质量分数达到7.7%)后,共聚物出现了屈服拉伸,克服了PLA的脆性。

这种脆性向韧性的转变说明,用PEG改性的PLA是一种综合性能可调控的生物降解材料。

Yoshikuni Teramoto 等[14]用几种方法合成了纤维素双乙酸醋与PLA接枝共聚物。

DSC(差示扫描量热仪)测试结果表明,改性后的共聚物均只具有单一的玻璃化转变温度,而且玻璃化转变温度有很大程度的降低,共聚物的摩尔乳酸基取代系数(MS)变大。

当MS升高到14以上时,PLA侧链具有可结晶性。

且共聚物的可拉伸性随着PLA含量提高有很大的提高,当MS》14时,最大断裂伸长达到2000%。

4.1.2表面改性Ainingzhu等[15]通过壳聚糖上的自由氨基与4一叠氮苯甲酸上的梭基进行反应,将4-叠氮苯甲酸固定在壳聚糖上。

利用4-叠氮苯甲酸的光敏性,采用紫外光照射涂抹在PLA薄膜表面的壳聚糖,叠氮基团光解,从而将PLA和壳聚糖共价连接起来。

改性后壳聚糖上的轻基和氨基又可以引人其他的官能团,从而可以对PLA进行进一步的改性,如肝磷脂进一步改性后可在PLA表面形成聚合(高分子)电解质,能防止血小板附着在聚合物表面上,同时还加强了细胞的附着力。

4.2物理改性4.2.1共混改性共混改性是将两种或两种以上的聚合物进行混合,通过聚合物各组分性能的复合来达到改性的目的。

共混物除具有各组分固有的优良性能外,还由于组分间某种协同效应而呈现新的效应。

淀粉是一种可自然降解的亲水性材料,它与PLA的共混物可完全生物降解。

在淀粉与PLA共混物中PLA作为连续母相存在,而淀粉则作为填充剂。

当淀粉含量超过60%,PLA 相变的不连续。

PLA与淀粉之间的界面粘合力随着共混物的老化而降低,MDI可以改善这种界面粘合力,从而延缓PLA/淀粉共混物的老化,延缓机械性能的降低。

Kelly S.Anderson 等[16],则研究了PLA与LL-DPE熔融共混物,发现半结晶的PIA不用增塑剂,通过共混即可改善其韧性,而无定形的PLA,则需要用PLLA、PE嵌段共聚物作增塑剂,才可以通过共混来改善其韧性。

4.2.2增塑改性增塑改性就是在高聚物中混溶一定量的高沸点、低挥发性的低分子量物质,从而改善其机械性能与加工性能。

4.2.3复合改性纤维复合改性主要是为了提高材料的机械性能。

碳纤维因为其高强度和优良的生物相容性成为很好的PLA增强材料。

无机填料掺人PLA中熔融共混制备复合材料,填料的种类影响复合物的机械性能。

掺入子和晶须类填料后复合材料的拉伸模量分别可达 3.1-3.7GPa和3.7-4.5GPa,弯曲模量为4.1-4.8GPa和4.8-6.1GPa。

掺人晶须类填料时复合材料的拉伸模量、拉伸强度以及弯曲模量与填料的体积分数成比例地增长。

PLA与无机填料间的表面粘合力比较差,因而无机填料的增强效果也比较差[17]。

相关文档
最新文档