聚乳酸的降解
生物降解型塑料-聚乳酸(PLA)
生物降解型塑料-聚乳酸(PLA)清华大学美术学院 贺书俊 学号2012013080摘要： 近年来世界各国都高度重视源于可再生资源的可降解高分子材料的研究开发，聚乳酸因可生物降解、性能优异、应用广泛而深受青睐。
本文主要介绍了聚乳酸的降解机理、作为可降解塑料的应用现状、改进方法以及未来的发展趋势。
1、 聚乳酸简介单个的乳酸分子中有一个羟基和一个羧基，多个乳酸分子在一起，-OH 与别的分子的-COOH 脱水缩合，-COOH 与别的分子的-OH 脱水缩合，就这样，它们手拉手形成了聚合物，叫做聚乳酸。
聚乳酸也称为聚丙交酯，属于聚酯家族。
聚乳酸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，因此是理想的绿色高分子材料。
[1]2、 聚乳酸降解机理聚乳酸是典型的“绿色塑料”，因其良好的生物相容性、完全可降解性及生物可吸收性，是生物降解材料领域中最受重视的材料之一，下面就聚乳酸的降解机理进行介绍。
聚乳酸是一种合成的脂肪族聚酯，其降解可分为简单水解（酸碱催化）降解和酶催化水解降解。
从物理角度看，有均相和非均相降解。
非均相降解指降解反应发生在聚合物表面，而均相降解则是降解发生在聚合物内部。
从化学角度看，主要有三种方式降解：①主链降解生成低聚体和单体；②侧链水解生成可溶性主链高分子；③交链点裂解生成可溶性线性高分子。
本体侵蚀机理认为聚乳酸降解的主要方式为本体侵蚀，根本原因是聚乳酸分子链上酯键的水解。
聚乳酸类聚合物的端羧基（由聚合引入及降解产生）对其水解起催化作用，随着降解的进行，端羧基量增加，降解速率加快，从而产生自催化现象。
[2]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，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，因此是理想的绿色高分子材料。
生物降解材料
生物降解材料聚乳酸及其共聚物的降解研究塑料、橡胶和合成纤维虽然与人类的生活密切相关，但大多数不能自然分解，其废弃物会造成大量的白色污染。
随着非降解塑料所引起的白色污染问题变得越来越严重，寻找可降解的替代材料已经成为必然的趋势。
自20世纪60年代以来，人们开始研究与开发生物可降解聚合物及其制品，以保护环境，实现资源的可循环利用。
20世纪90年代末，生物降解性材料的研究日渐活跃，已经涉及到食品包装、农用薄膜和医用材料等领域。
刚刚工业化的聚乳酸(PLA)就是其中最有发展前景的一种材料，它是新型绿色高分子材料，也是目前综合性能最出色的环保材料之一。
PLA以谷物发酵得到的乳酸(LA)为原料聚合而得，废弃后它能在自然界的微生物、酸、水、碱等介质的作用下完全分解，最终产物是CO2和H2O，不会对环境产生污染。
它具有良好的生物相容性、力学性能和耐水性。
因此，在已经开发的生物材料中，PLA由于来源于天然，完全生物降解，对环境无污染等优点，成为最具有前途的可生物降解高分子材料。
相信随着合成技术的不断提高及应用范围的逐渐扩大，价格问题将不再是阻碍PLA使用的主要因素。
当前对PLA的合成研究较为广泛，而对其降解的探讨则相对较少。
为此，笔者对PLA的降解进行了系统讨论。
对于拓展PLA类高分子材料在工业、药物、农业等方面的应用具有指导意义。
1 PLA的基本性质与降解性能1.1 PLA的基本性质由于乳酸分子中具有一个手性碳原子，根据其光学活性不同可将其分为L-乳酸和D-乳酸，因此乳酸二聚体丙交酯以及其聚合物也存在不同的立体构型。
由它得到的PLA也就具有三种基本立体异构体:聚右旋乳酸(PDLA)、聚左旋乳酸(PLLA)、聚消旋乳酸(PDLLA)。
由于PLA的光学活性不同，使其在聚集态的微观结构上业存在显著的差异，从而导致其力学强度、降解速率、加工性能、硬度等方面存在着很大的差异。
其中，PDLA与PLLA具有结晶性，PDLA为结晶结构，PLLA为半结晶性结构，熔点可高达170～180℃，因此其力学强度好且降解吸收时间也比较长，是制作内植骨固定装置的理想材料。
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)生物可降解材料资料
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聚乳酸降解概述
❖ 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) 。
聚乳酸降解因素
(4)立构规整性的影响：
在碱性条件下， 降解速率为PDLA (PLLA)<P (LDL)A<PDLLA PDLLA 由于甲基处于间同立构或无规立构状态， 对水的吸收
速度较快， 因此降解较快； 而对PLLA及PDLA来说水解分为2个阶 段：第一阶段，水分子扩散进入无定型区，然后发生水解；第二阶段 是晶区的水解，相对来说较为缓慢。 （5)酶
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聚乳酸生物可降解材料
目录
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2021/4/21
1 生物可降解材料概况
2021/4/21
生物降解材料是20世纪80年代后随着环境、能源等矛盾的凸 显而发展起来的新型材料，作为一种可自然降解的材料，在环 保方面起到了独特的作用，其研究和开发已得到迅速发展，作 为解决“白色污染”最为有效的途径，已引起环境专家、材料 学家及更多领域人士的关注。
聚乳酸的端羧基(由聚合引入及降解产生)对其水解起催化作用， 随着降解的进行， 端羧基量增加， 降解速率加快， 从而产生自 催化现象 。
内部降解快于表面降解， 这归因于具端羧基的降解产物滞留于 样品内，产生自加速效应 。
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PLA的体内降解
❖ 随着降解进行，材料内部会有越来越多的羧基加速内部材 料的降解，进一步增大内外差异。当内部材料完全转变成 可溶性齐聚物并溶解在水性介质中时，就会形成表面由没 有完全降解的高聚物组成的中空结构。进一步降解才使低 聚物水解为小分子，最后溶解在水性介质中。整个溶蚀过 程是由不溶于水的固体变成水溶性物质。
生物降解材料,可降解聚乳酸
可降解聚乳酸关键词：生物可降解材料聚乳酸前言：现今一次性商品就开始盛行, 如一次性碗筷、一次性农用薄膜、一次性医疗卫生用品、一次性包装材料等。
可是, 这些基于石油化工原料的合成性材料7一纤维、塑料、粘合剂、片基、薄膜等, 有一个致命性缺点, 那确实是它们的废弃物无法被微生物分解, 造成环境污染、土质板结劣化。
随着以石油为原料制造合成纤维的生产进程所排放的二氧化碳造成严峻的大气污染和温室效应和世界范围的原油消耗量扩大，原始自然资源的严峻减少。
绿色环保问题已成为全世界关注的核心。
聚乳酸纤维是一种可完全生物降解的合成纤维，它可从谷物中取得。
其制品废弃后在土壤或海水中经微生物作用可分解为二氧化碳和水，燃烧时，可不能散发毒气，可不能造成污染，是一种完全自然循环、可持续进展的绿色环保生态纤维。
聚乳酸的性质聚乳酸(PLA) 是以微生物发酵产物———乳酸为单体而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、可塑性加工成型的合成类生物降解高分子材料,其降解产物乳酸、CO2 和H2O 均是无害的天然小分子,经FDA 批准,PLA 可用作医用手术缝合线、注射用微胶囊、微球及埋植剂等制药的材料.20 世纪初,法国人第一用缩聚的方式合成了聚乳酸;20 世纪50 年代,美国Dupont 公司用间接的方式制备出了相对分子质量(以下简称为分子量) 很高的聚乳酸,即先制备丙交酯,除去副产物水,然后由丙交酯开环聚合取得聚乳酸[1 ] ;20 世纪60 年代初,美国Cyanamid 公司发觉,用聚乳酸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,并于20 世纪70 年代开始合成高分子量的具有旋光性的PLA ,用于药物制剂和外科等方面的研究[1 ] ;进入20 世纪80年代以来,为克服PLA 单靠分子量及分子量散布来调剂降解速度的局限,着重研究了以PLA 为主的各类共聚物及其在生物医学工程方面的应用[2 ] ;最近几年来,要紧研究制备超高分子量PLA ,制备具有特定组成和结构、降解速度可控的PLA 及其共聚物,致力于发觉高效无毒的催化剂,和PLAPLA在抗癌化疗用药、多肽、疫苗制剂上的应用[3 ] .。
pla热分解温度
pla热分解温度
PLA（聚乳酸）是一种生物可降解的聚合物，其热分解温度取决于不同的因素，如聚合物的分子量、结晶度、添加剂等。
一般而言，PLA的热分解温度在大约150°C至200°C之间。
具体来说，PLA的玻璃化温度一般在55°C至65°C之间，这是聚合物从玻璃态转变为橡胶态的温度区间。
在接近玻璃化温度时，PLA会变得柔软和可塑性增加。
随着温度的升高，PLA会进一步分解。
热分解温度是指在高温下，聚合物开始分解为较小分子的温度。
对于PLA来说，一般认为它的热分解温度在300°C 至400°C之间。
在这个温度范围内，PLA会分解为乳酸和其他低分子量化合物。
需要注意的是，PLA的热分解温度并非一个固定的数值，会受到各种因素的影响。
因此，在具体应用中，如果需要知道PLA材料的热稳定性，最好参考供应商提供的技术数据或进行实际测试。
浅谈聚乳酸及共聚物的降解
浅谈聚乳酸及共聚物的降解随着科学的进步，社会的发展，越来越多的高分子聚合物出现在人们日常生活中，俨然已经成为人们必不可少的生活用品，与人们的日常生活密切相关，如塑料口袋、汽车轮胎以及一些复合纤维。
高分子聚合物的应用，的确给人们带来了很多方便，与此同时，它也带来了一些问题，因为它们都属于有机物，所以在使用以后的善后处理工作就显得不那么容易。
首先，它不能燃烧，因为不论是塑料还是轮胎，它们在燃烧的时候会造成很大的污染，伴随着燃烧不充分的一氧化碳排到空气，对人体的伤害很大，对自然的破坏也很大；其次，不能掩埋，由于其特殊的高分子聚合物性质，注定了它的高含碳量，而碳的稳定性极强，因此，也不能对其进行掩埋。
由于它们的不可降解性，给人们对其善后处理带来了考验，处理成本高，处理不好会产生很多白色垃圾，造成严重的污染。
由于我们的日常生活出行已经离不开这些聚合物，因此，开发一种新的可降解的高分子聚合物取代这些不可降解的聚合物势在必行，在全球提倡净化空气，保护环境的大潮流下，聚乳酸（PLA）应运而生。
聚乳酸是由谷物的发酵，产生的乳酸（LA）为原料聚合而成，由于乳酸的主要成分是碳水化合物，所以聚乳酸的主要成分也是碳水化合物，聚乳酸在废弃以后，可以在自然界中降解为水和二氧化碳，不会对空气造成污染，在生活中使用也不会有毒副作用，是传统塑料很好的代替品。
一、聚乳酸的基本性质聚乳酸有三种: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。
因为PLA光学活性不一样，所以在微观结构上存在着显著的差异，进而致使它们的硬度、力学强度、加工性能、降解速率等方面有巨大的差异。
而PDLA、PLLA两者具备结晶性，具有熔点高的特点，其力学强度高，降解吸收时间长，适用于内植骨装置的固定。
PDLLA 为非结晶结构，降解吸收速度较快，适用于软组织修复。
此外，PLA有良好的光泽度与透明度，还有很好的拉伸度和延展度，有染色和织布等加工性能。
PLA聚乳酸PBAT-PBS生物降解材料详细介绍
三、全生物降解材料叫法： （1）全生物降解树脂、100%全生物降解树脂、可降解材料 （2）可堆肥材料 Compostable materials （3）可生物降解树脂、可降看
目录
01 PBAT
02 PBS
03PLA
01
PBAT
聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯
PBAT的特性及用途领域
PBAT是一种半结晶型聚合物，通常结 晶温度在110℃附近，PBAT的结晶度大概 在30%左右，PBAT的加工性能与LDPE非常 相似，可用LDPE的加工设备吹膜。 TH801T 密度： 1.20-1.28 g/cm³ 熔点: 110-120 °C 流动性: ≤5 拉伸强度：20-25 MPa 断裂伸长率： 500%≥ 缺口冲击： NB KJ/m³ 维卡软化点： 80°C≥ PBAT属于热塑性生物降解塑料，是己二酸丁二醇 酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物，兼具PBA和 PBT的特性，既有较好的延展性和断裂伸长率，也 有较好的耐热性和冲击性能；此外，还具有优良 的生物降解性，是目前生物降解塑料研究中非常 活跃和市场应用最好降解材料之一。
03
PLA
聚乳酸
PLA聚乳酸概述
PLA又称聚乳酸，是一种新型的生物基及 可再生生物降解材料，加工温度170~230°C， 使用可再生的植物资源（如玉米、木薯等） 所提出的淀粉原料制成。淀粉原料经由糖化 得到葡萄糖，再由葡萄糖及一定的菌种发酵 制成高纯度的乳酸，再通过化学合成方法合 成一定分子量的聚乳酸。其具有良好的生物 可降解性，使用后能被自然界中微生物在特 定条件下完全降解，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，是公 认的环境友好材料。 PLA 密度： 1.20-1.30 g/cm³ 熔点: 155-185°C 流动性: 拉伸强度： 断裂伸长率： 缺口冲击： 维卡软化点：
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聚乳酸的降解
聚乳酸是一种生物可降解高分子材料，具有广泛的应用前景。
本文将就聚乳酸的降解过程进行详细介绍。
聚乳酸是由乳酸分子通过酯键连接而成的高分子链。
其分子结构中含有酯键，这使得聚乳酸具有较好的生物可降解性。
在自然环境中，聚乳酸可被微生物或酶降解，最终转化为二氧化碳和水等无毒物质。
这种降解过程被称为聚乳酸的生物降解。
聚乳酸的降解速度受多种因素的影响，包括聚乳酸的分子结构、降解环境的温度和湿度等。
一般来说，聚乳酸的分子量越低，降解速度越快。
此外，较高的温度和湿度也有利于聚乳酸的降解。
例如，在土壤中，聚乳酸的降解速度通常比在水中要快。
聚乳酸的降解过程主要分为两个阶段：表面降解和体内降解。
在表面降解阶段，聚乳酸会逐渐溶解，并形成微孔结构，从而增加了降解表面积。
这有利于降解酶的进一步作用。
在体内降解阶段，降解酶会进一步降解聚乳酸链，将其分解为低分子量的化合物。
最终，这些化合物会通过代谢途径被微生物分解，最终转化为无毒物质。
聚乳酸的降解产物对环境没有污染，因此被广泛应用于医疗领域。
例如，聚乳酸可以制备生物可降解的缝合线和缝合钉，在手术后自行降解，无需二次手术取出。
此外，聚乳酸还可以制备药物缓释系统，通过控制聚乳酸的降解速率来实现药物的缓慢释放。
这种系统
可以提高药物疗效，减少用药频率。
除了医疗领域，聚乳酸还被广泛应用于包装材料和生物塑料等领域。
由于聚乳酸的生物可降解性，使用聚乳酸制作的包装材料可以减少对环境的污染。
与传统塑料相比，聚乳酸减少了对石油资源的依赖，具有更好的可持续性。
尽管聚乳酸具有良好的生物可降解性，但在实际应用中仍存在一些挑战。
首先，聚乳酸的降解速度较慢，尤其是在非理想的环境条件下。
其次，降解过程中会产生一些中间产物，可能对环境造成一定影响。
此外，聚乳酸的生产成本较高，限制了其大规模应用。
聚乳酸作为一种生物可降解高分子材料，具有广泛的应用前景。
通过研究聚乳酸的降解过程，可以进一步优化其性能，并推动其在医疗、包装和塑料等领域的应用。
未来，随着科技的进步和需求的增加，相信聚乳酸将在可持续发展的道路上发挥越来越重要的作用。