聚乳酸的降解研究
分子筛改性可降解材料聚乳酸的研究

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C e ia nier h mcl E gne 文章编号:0 2 12 (0 0)5 0 1— 3 10 — 14 2 1 0 — 0 4 0
21 0 0年第 5期
科 研
与 开 发
分子 筛改性 可降解材料
聚 乳 酸 的研 究
高 姣, 郭 晔 , 建 荣 , 昊天 , 徐 马 胡 薇 , 秀成 张
关 键 词 : 乳酸 ; 聚 分子 筛 ; 降解
中图分 类 号 : 6 36 0 2 .1 文献 标 识 码 : A
Su yo e r d bep l 1ci cd)mo ie ymoe ua iv s td f g a a l oy(a t a i d c df d b lc lrse e ‘ i
通 用塑料 如 聚乙烯 、 聚丙烯 等不降 解不易 回收 ,
焚烧 或填 埋等 处理 方式 都 会对环 境 造成 巨大 污染 , 因此 , 人们 对 完全 降解 材料 的开 发 和应用 给 予越 来 越多 的关 注…。聚乳 酸是 降解塑 料家 族 中 比较成 熟
1 实 验部 分
11 原 材 料 及 主 要 仪器 设 备 .
公 司 ) 。
分 子筛 具 有 由硅 酸盐 或 硅 铝 酸盐 通 过 氧桥 键
相连 而 成 的 晶体 结 构 , 结 构 的缺 陷 是密 度 较 低 , 该
R 一 8高速粉碎机 ( T0 北京鑫环亚科技有 限公 司 ) ; D X 3真空 干燥 箱( 海福 玛实 验设 备有 限公 司 ) Z一 上 ; S J2 双螺杆挤出造粒机( H一0 南京杰亚挤出装备有限公
力 , 用其 生产 的餐 具 、 使 容器 、 文具 等 制 品都 已经 实 现 了商 品化 。
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。
聚乳酸降解条件

聚乳酸降解条件
聚乳酸的降解条件主要包括温度、水分、酸碱环境和微生物等因素。
1. 温度:聚乳酸的降解速度受温度影响较大,一般在较高温度下降解更快。
一般情况下,聚乳酸的降解温度在60℃左右。
温度过高会导致剧烈的分解反应,而温度过低则会减缓降解速度。
2. 水分:水分对聚乳酸的降解速度也有一定的影响。
聚乳酸的溶解度相对较低,水分的增加会加快聚乳酸的降解。
因此,湿度较高的环境可能促进聚乳酸的降解。
3. 酸碱环境:聚乳酸在酸性或碱性环境下均易于降解。
在强酸或强碱存在的情况下,聚乳酸的降解速度会更快。
这是因为酸碱环境会破坏聚乳酸长链结构,加速其降解。
4. 微生物:某些微生物可以分解聚乳酸,其中包括一些真菌和细菌。
这些微生物通过产生聚乳酸酶来降解聚乳酸。
因此,如果在含有这些微生物的环境中,聚乳酸的降解速度会更快。
需要注意的是,聚乳酸的降解条件是相互影响的,不同的因素综合作用会对降解速度产生不同的影响。
此外,不同类型和品牌的聚乳酸材料可能对降解条件有所差异。
聚乳酸降解

聚乳酸降解
聚乳酸降解是一种生物降解的过程,它是指聚乳酸分子在自然环境中被微生物分解为二氧化碳和水的过程。
聚乳酸是一种生物可降解的高分子材料,它可以被微生物分解为二氧化碳和水,从而实现环境友好型的降解。
聚乳酸降解的过程是一个复杂的生物化学反应过程,需要微生物的参与。
在自然环境中,微生物会利用聚乳酸作为能源和营养物质,通过代谢反应将聚乳酸分解为二氧化碳和水。
这个过程需要一定的时间,通常需要几个月到几年的时间才能完成。
聚乳酸降解的速度受到多种因素的影响,包括温度、湿度、微生物种类和数量等。
在适宜的条件下,聚乳酸可以在几个月内完全降解,而在不适宜的条件下,聚乳酸的降解速度会大大降低。
聚乳酸降解的优点在于它可以实现环境友好型的降解,不会对环境造成污染。
与传统的塑料材料相比,聚乳酸具有更好的生物降解性能,可以有效地减少塑料垃圾对环境的影响。
聚乳酸降解的应用范围非常广泛,包括食品包装、医疗器械、农业用品等领域。
在食品包装领域,聚乳酸可以用于制作一次性餐具、饮料杯等产品,可以有效地减少塑料垃圾的产生。
在医疗器械领域,聚乳酸可以用于制作缝合线、骨钉等产品,可以有效地减少对人体的影响。
聚乳酸降解是一种环保型的降解方式,可以有效地减少塑料垃圾对环境的影响。
随着人们环保意识的提高,聚乳酸降解技术将会得到更广泛的应用。
聚乳酸的降解

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。
生物降解材料聚乳酸制备微球的工艺研究

生物降解材料聚乳酸制备微球的工艺研究近年来,随着环保意识的不断提升,绿色环保产品的出现受到了消费者的广泛关注。
在环境保护方面,生物降解材料聚乳酸制备微球技术成为了当今营造具有洁净环境的关键。
本文旨在通过研究聚乳酸的合成工艺,探索聚乳酸制备微球的有效保护环境的方法。
聚乳酸是一种生物可降解的热塑性高分子。
它具有良好的光学性能、低毒性、低粘度、低溶解性及降解性能等优点,可以用于制造生物活性材料、药物缓释剂等现代新型材料。
由于聚乳酸具有生物可降解性,可以有效避免影响生态环境,且可以方便回收利用,因此在环保材料方面受到了广泛的应用。
聚乳酸制备微球的工艺主要包括聚合反应。
聚合反应的过程中,需要加入单体经过调整的PH值,以满足反应所需要的条件。
除此之外,在聚合过程中还需要加入结合剂和分散剂,以确保聚乳酸分子能够聚集在一起,形成微球状结构。
此外,在聚乳酸反应过程中,还要加入抗氧化剂,以防止聚乳酸在反应过程中的氧化。
聚乳酸制备的微球具有良好的耐腐蚀性、防水性、粘附性和抗菌性等特性。
此外,聚乳酸微球还具有卓越的抗摩擦性,易于吸附粉尘和污染物,可以有效保护环境。
此外,聚乳酸微球具有延展性,抗冲击性强,可以提高涂料的材料质量,减少涂料的消耗,从而提高产品的性能。
另外,聚乳酸微球可以应用于制备抗火药、抗湿药和抗污药,以有效防止建筑物、车辆表面的腐蚀,且不会对环境造成污染。
综上所述,聚乳酸制备的微球是一种具有有效保护环境的绿色材料,可以为环境友好的产品开发提供新思路。
但是,在聚乳酸制备微球过程中,还需要进一步加强对工艺参数的优化,开发出更高质量的聚乳酸材料,以满足环保需求,保护我们共同的家园。
综上所述,聚乳酸制备微球技术将为环境保护增添新颜色,因此,未来聚乳酸材料在环保产业中的应用前景有望取得新的突破。
因此,未来的研究可以将聚乳酸的研究拓展到其他新型材料的开发中,为保护环境作出更多的贡献。
聚乳酸材料的自然降解原理

聚乳酸材料的自然降解原理聚乳酸(Polylactic acid, PLA)是一种由乳酸单体组成的聚合物材料。
它具有可生物降解性和可生物可降解性的特点,因此被广泛应用于包装材料、医疗用品、农业薄膜等领域。
聚乳酸的自然降解原理可以从两个方面理解,即在生物环境和物理-化学环境下的降解。
在生物环境下,聚乳酸材料可以通过微生物的代谢活动进行降解。
首先,当聚乳酸材料进入微生物的环境中,如土壤或水体中,微生物会利用聚乳酸作为碳源进行生长和代谢。
微生物分泌一些特定的酶,如聚酯酶(polyesterase),这些酶能够降解聚乳酸链的酯键。
酯键被切断后,聚乳酸分子逐渐分解为乳酸单体,乳酸单体则可被微生物进一步代谢为二氧化碳和水,最终进入生物循环。
在物理-化学环境下,聚乳酸材料可以通过和环境中的水分、热量、光照等因素的作用降解。
首先,聚乳酸材料可以吸收环境中的水分。
通过吸湿作用,乳酸单体之间的酯键变得更容易断裂。
其次,温度是聚乳酸降解的另一重要因素。
高温可以促进聚乳酸链的运动和酯键的断裂,从而加速降解过程。
此外,光照也可以影响聚乳酸的降解速度。
紫外光可以使聚乳酸链中的结晶区发生断裂,从而降低材料的结晶性和分子量,进而促进降解。
聚乳酸材料的降解速度主要受到材料本身的性质和环境条件的影响。
首先,聚乳酸的结晶度和分子量会影响其降解速度。
高结晶度和高分子量的聚乳酸会形成较为稳定的晶格结构,从而降解速度较慢。
而低结晶度和低分子量的聚乳酸则易于降解。
其次,环境条件是影响聚乳酸降解速度的关键因素,包括温度、湿度、光照等。
高温、高湿度和强紫外光照都会加速聚乳酸的降解速度。
总体而言,聚乳酸材料的自然降解原理可以归结为微生物的代谢活动和物理-化学环境因素的作用。
聚乳酸材料在适宜的环境条件下会发生酯键的断裂,从而分解为乳酸单体,并最终进一步降解为二氧化碳和水。
这种自然降解特性使得聚乳酸材料在环境中具有更好的可持续性和可循环性,因此得到了广泛的应用推广。
聚乳酸生物降解的研究进展

聚乳酸生物降解的研究进展一、本文概述随着全球环境问题的日益严峻,特别是塑料废弃物对环境的污染问题,生物降解材料的研究与应用越来越受到人们的关注。
聚乳酸(PLA)作为一种重要的生物降解材料,因其良好的生物相容性、可加工性和环保性,在包装、医疗、农业等领域具有广泛的应用前景。
本文旨在综述聚乳酸生物降解的研究进展,包括其生物降解机制、影响因素、改性方法以及应用现状,以期为聚乳酸的进一步研究和应用提供参考。
本文首先介绍了聚乳酸的基本性质,包括其分子结构、合成方法以及主要性能。
接着,重点分析了聚乳酸的生物降解机制,包括酶解、微生物降解和动物体降解等过程,并探讨了影响聚乳酸生物降解的主要因素,如结晶度、分子量、添加剂等。
在此基础上,本文综述了聚乳酸的改性方法,包括共聚、共混、填充和表面改性等,以提高其生物降解性能和机械性能。
本文总结了聚乳酸在包装、医疗、农业等领域的应用现状,并展望了其未来的发展趋势。
通过本文的综述,旨在为聚乳酸生物降解的研究与应用提供有益的参考,同时为推动生物降解材料的发展贡献一份力量。
二、聚乳酸的生物降解机理聚乳酸(PLA)的生物降解主要依赖于微生物的作用,这些微生物包括细菌和真菌,它们能够分泌特定的酶来降解PLA。
生物降解过程通常包括两个主要步骤:首先是微生物对PLA表面的附着和酶的产生,然后是酶对PLA的催化水解。
在降解过程中,微生物首先通过其细胞壁上的特定受体识别并附着在PLA表面。
随后,微生物开始分泌能够降解PLA的酶,这些酶主要包括聚乳酸解聚酶和酯酶。
聚乳酸解聚酶能够直接作用于PLA的酯键,将其水解为乳酸单体;而酯酶则能够水解PLA链末端的乳酸单体。
水解产生的乳酸单体可以被微生物进一步利用,通过三羧酸循环等途径转化为二氧化碳和水,或者用于微生物自身的生长和代谢。
这个过程中,微生物扮演了关键的角色,它们不仅能够降解PLA,还能够将降解产生的乳酸完全矿化为无害的物质。
值得注意的是,PLA的生物降解速率受到多种因素的影响,包括PLA的分子量、结晶度、形态、微生物的种类和活性、环境温度和湿度等。
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化 工 新 型 材 料 NEW CHEMICAL MATERIALS
第 41 卷 第 1 期 2013 年 1 月
聚乳酸的降解研究
孙 媚 华1 陈 迁2 宋 光 泉3*
(1.江 门 市 环 境 监 测 中 心 站 ,江 门 ,529000;2.中 国 科 学 院 广 州 生 物 医 药 与健康研究院,广州 510663;3.仲恺农业工程学院化学化工学院,广州 510225)
油浴 加 热。 升 温 至 110℃ 搅 拌 脱 水 0.5h;真 空 压 力 为 0.085MPa,温度 120℃ 下 反 应 3h;按 比 例 加 入 催 化 剂 碘 化 钾 , 在一定的温度和0.085MPa压 力 下 搅 拌 反 应 一 定 的 时 间。 反 应结束后冷却 到 室 温,将 产 物 溶 解 于 丙 酮,用 无 水 乙 醇:蒸 馏 水=1∶2 沉 淀 产 物,离 心 (5000r/min,10min),得 沉 淀。40℃ 真空干燥24h,得产物。所得 PLA 的数均分子量为55300。 1.3.2 水 解 法
3.Zhongkai University of Agriculture and Engineering,Guangzhou 510225)
Abstract The hydrolysis and ultrasonic degradation of polylactic acid were studied.Fourier transform infrared spectrosco-
py(FT-IR)and gel permeation chromatography were used to determine the changes of its groups and molecular weights.The results showed that the ultrasonic degradation and hydrolysis of polylactic acid were caused by ester bonds cleavage,and the ester bond broken was of any fracture.In the hydrolysis process of PLLA,the speed sequence for the mass loss was HCl> phosphate buffer solution> deionized water;In the hydrolysis process of PLLA,the molecular weight was decreased with the prolonging of degrada- tion time .However,the molecular weight was increased instead of the quality had some degree of loss under ultrasonic for 30min. It was possible that some cross-linking reaction occurred among polylactic acid.
目 前 降 解 速 度 可 控 的 PLA 成 为 研 究 热 点[7]。 本 研 究 了 聚乳酸分别在酸,水,pH=7.0的磷酸 盐 缓 冲 溶 液 以 及 超 声 波 为媒介进行的降解机制。
1 实 验 部 分
1.1 主 要 原 料
L-乳酸(85%-90%水溶液),上海晶纯试剂有限公司;碘 化 钾、丙酮、盐酸(HCl)、氢氧化 钠(NaOH),均 为 分 析 纯,天 津 市 大茂化学试剂厂;无水硫酸钠、磷 酸 二 氢 钠、磷 酸 氢 二 钠 均 (分 析 纯 ),天 津 市 福 晨 化 学 试 剂 厂 。
1.2 主 要 仪 器
凝 胶 渗 透 色 谱 仪 (LC-20A),日 本 岛 津 ;傅 里 叶 变 换 红 外 光
谱仪(spectrum 100),美 国 PerkinElmer公 司;紫 外-可 见 分 光 光 度 计 (UV-2500),日 本 岛 津 。
1.3 实 验 方 法
1.3.1 PLA 的 合 成[8] 取适量85%D,L-乳 酸 装 入 单 口 圆 底 烧 瓶 中 ,磁 力 搅 拌,
关 键 词 聚 乳 酸 ,水 解 ,超 声 波 ,酯 键
Research of degradation of polylactic acid
Sun Meihua1 Chen Qian2 Song Guangquan3
(1.Environmental Protection Monitoring Center of Jiangmen,Jiangmen 529000; 2.Guangzhou Institutes of Biomedicine and Health,Ch10663;
Key words polylactic acid,hydrolysis,ultrasonic wave,ester bond
紫外光可 以 加 强 聚 乳 酸 (PLA)的 降 解,提 高 降 解 率,使 其 更 早地失去物理性能[1-2]。Snook[3]描述了 PLA 水解过程。Kai-Lai 等[4]比较了暴露在 外 界 土 壤 中 和 在 实 验 室 中 进 行 模 拟 的 2 种 降 解试验,发现外界土壤中的 PLA 降解得快,且温度和相对湿度的 增加会加强 PLA 的降解。马晓妍等[5-6]研究了 PLA 在碱液、酸液 以及 pH=7.4的磷酸盐缓冲溶液中的水解过程。
摘 要 探讨了聚乳酸水解以及超声波降解情况,利用傅立叶红外 光 谱 (FT-IR)和 凝 胶 渗 透 色 谱 仪 测 定 其 基 团 及 相 对分子质量变化。研究结果表明:聚乳酸超声波降解同其水解均为酯键断裂导致的,并且是酯键的任意断 裂,在 水 解 过 程 中聚乳酸质量损失快慢为盐酸溶液>磷酸缓冲液>去离子 水;聚 乳 酸 在 水 解 过 程 中,相 对 分 子 量 随 降 解 时 间 的 延 长 而 减 小 ,但 在 超 声 波 作 用 30min 下 其 质 量 有 一 定 程 度 的 损 失 而 相 对 分 子 量 反 而 增 大 ,推 断 其 可 能 发 生 了 部 分 交 联 反 应 。