原位聚合聚乳酸基纳米复合材料及其降解行为

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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。

聚乳酸类可生物降解复合材料研究进展

【作者简介】严平（1976- ），女，四川泸州人，硕士，实验师，从事环境保护方面的研究。
22
3.2 聚乳酸与有机材料复合 3.2.1 PLA 与 PEG 的复合材料
由于 PEG 所具备的亲水性能, 在人体血液内部有特殊的应用。在此方面有很多报道, 如在直径为 100- 150 纳米左右的 PLA 和 PLGA 微球上吸附或接枝上 PEG 层, 能够延长血液的循环时间并减少被网状内皮组织系统识别的几率。当微球的直径只有十个纳米左右的时候, 这种相对较小的聚合物胶囊很容易通过细胞的内吞作用进入人体器官(如肝脏,肿瘤等)，为实现药物的靶向提供了很好的材料。
聚乳酸是一种新型的、对环境友好且性能优良的高分子材料。它所用的原料是天然产物乳酸(酸奶的主要成分)，可以由玉米或薯类经加工成淀粉并经发酵大批量廉价制得。而聚乳酸本身又无毒、无刺激性，还具有很好的生物相容性和人体体内可吸收性，它在环境中能被微生物或在酸碱性水溶液介质中被降解为乳酸并最终被完全分解成二氧化碳和水，对环境不造成任何的污染与危害。因此，可以广泛地应用于人造骨骼等医用塑料、地膜保温棚等农用塑料，一次性餐盒等食具塑料以及各种塑料制品，也可以加工成纤维、织物并制成服装，市场潜力极大[3]。
３聚乳酸类复合材料
3.1 聚乳酸与无机材料复合 3.1.1 聚乳酸与羟基磷灰石的复合使用
羟基磷灰石(HA)是人体骨骼的基本成分, 具有极高的生物活性，一直以来被公认为是连接硬体或软体组织起关键作用的物质,能与胶原蛋白和细胞紧密结合，能为新骨的形成提供生理支架作用。但是，HA 缺乏机械强度，特别是在张力方面，脆性大、强度较低、易断裂。因此，需将 HA 与 PLA 进行复合以达到使用要求。PLA/HA 复合材料的制备工艺有多种，如热压成型法、直接喷涂法、原位聚合法、溶液共混法和纤维复合法等。 3.1.2 聚乳酸与其它含有磷酸盐类无机钙质成分的复合材料

聚乳酸合成及降解

聚乳酸合成及降解《课程设计(一)》课程设计报告设计题目: 聚乳酸合成及降解院系: 化学与材料科学学院专业: 高分子材料与工程学号: 071334129 姓名: 王潇指导教师: 颜永斌生物降解高分子材料———聚乳酸合成及降解的研究进展摘要:简要介绍了生物降解高分子材料聚乳酸的基本性能，对近年来聚乳酸的两种合成方法:开环聚合法和直接缩聚法，以及聚乳酸降解性的研究进展进行了较详细地综述和总结，并对聚乳酸的发展前景进行了展望。

关键词:聚乳酸;合成;降解性能;进展引言自1935年杜邦公司合成出尼龙一66到现在短短几十年时间里，高分子材料已经渗透到国民经济各部门和人们生活的各个方面。

然而，在高分子材料给人们生活带来便利的同时，因其大部分材料不具备生物降解的特性，废弃后引起了严重的环境污染问题。

目前对不可降解制品的处理手段往往是掩埋及焚烧，这样只能缓解环境污染。

而可降解高分子材料的应用能从根本上解决这一问题。

因此，生物可降解高分子材料这一领域的研究也变得活跃起来。

聚乳酸(PLA)就是一种具有优良生物相容性并可完全生物降解的脂肪族聚酯类高分子材料。

它在自然界中的微生物、水、酸、碱等的作用下能完全分解，最终产物是CO 和HO，对环境无污染，可作为环保材料代替传统的聚合物材料。

22同时它在人体内的中间产物乳酸对人体也无毒性，经美国食品和药品管理局(FDA)批准广泛用作药物控释载体、医用手术缝合线及骨折内固定材料等生物医用高分[1，2]子材料。

因此，聚乳酸作为一种新型的可生物降解高分子材料逐步得到人们的重视，世界一些主要的生产商，如美国Cargill Dow聚合物公司，十分看好其发展前景翻。

近些年，国内外对聚乳酸进行了大量的研究，本文综述了聚乳酸合成及其降解特性研究的最新进展。

2 聚乳酸的基本性能聚乳酸(Polylactic acid)，简称PLA，是以谷物发酵得到的乳酸(a一羟基丙酸)为原料聚合而得，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分为L一乳酸和D一乳酸。

原位聚合制备PET／ATO纳米复合材料及其结晶行为

体中的分散性、ＰＴＡＯＥＰＴＡＯＥ／Ｔ复合材料，ＡＯＴ颗粒在ＰＴＥ基
体中分散均匀，尺寸１０１０ｎ０～５ｍ，纳米ＡＴＯ颗粒的加入导致ＰＴＥ的特性粘数增大。在ＰＴＥ基体中，纳米ＡＴ颗粒起到Ｏ
ＣＨＥＮａ－ｅ，ＳＸｉｏｌｉＨＡＯｉＬＩＣｈｎ－ｈｎＷｅ，ｕｚｏｇ
（ｃｏｌｆｔｒｓＳｉｃｎｎｉｅｒｇＫｅａｏａｏｙｆｒｔａｎａｅｉｌｏｎｓｒｆｄｃｔｎＳｈｏｅｉｃｅｅａｄＥｇｎｅｉ，ｙＬｂｒｔｒｒｆｅｔｒｓｆｏＭａａｌｎｎｏＵｌｉＭａＭｉｉｙｏｕａｉ，ｔＥｏＥｓｈｎｉｅｓｙｏｃｅｃｄＴｃｎｌｇ，ｈｇａ０２７Ｃｈｎ）ａｔｉａｖｒｉｆｉｎｅａｅｈｏｏｙＳａｈｉ０３，ｉａＣＵｎｔＳｎｎ２ＡｂｔａｔＰｌ（ｔｙｅｅｔｒｐａｈａｅｓｒｃ：ｏｙｅｈｌｎｅｅｈｔａｔ）／ａｔｎｄｐｄｔｘｄ（ＥＡＴｌｎｉｙｏｅｉｏｉｅＰＴ／０）ｎｏｏｏｉｓｗｅｅｍｏｎｎａｃｍｐｓｅｒｔ
ｖｓｏｉｆＥｔｅｃｙｔｌｚｔｎａｄｔｅｍａｅａｉｒｆＥｒｖｓｇｔｄｂＥＭ，Ｃ，ｉｃｓｏＴ，ｈｒｓｌａｉｒｌｂｈｖｏＴｗｅｅｉｅｔａｅｙＳｙｔＰａｉｏｎｈｏＰｎｉＤＳＸＲＤ，ＴＩＦＲ
ｐｅａｅｙｍｅｓｏｓｅｉａｉｎａｄｃｎｅｓｔｅｃｉｎｆｔｒｐａｈｌｃｄａｄｅｈｌｇｙｏｉｈｒｐｒｄｂａｆｅｔｒｚｔｏｎｎｏｄｎａｉｒａｔｏｓｏｅｅｈｔａｉａｉｏｎｃｎｔｙｌｃｌｎｔｅｐｅｅｃｆｒｓｎｅｏＯａｏａｔｌｓｎｎｐｒｉｅＴｈｉｐｒｉｎｏｃｅｄｓｅｓｏｆＯｎＰＥＴａｒｘａｄｔｅｅｅｔｆｍｔｉｎｈｆｃｓｏＯｎｔｅｔｉｓｃｏｈｎｒｎｉ

纤维素纳米晶_聚乳酸复合材料的制备与性能_罗卫华

搅拌下超声分散 30 min。将混合体系倒入模具，在室
温条件下干燥 48 h，得到 m-CNC / PLA 复合材料薄膜。
1． 4 测试与表征
1． 4． 1 透射电子显微镜测试：采用日本电子公司
JEM-1230（ HC）型透射电子显微镜观测 CNC 的形貌。
将0． 1% 的 CNC 水悬浮液滴在镀有碳支持膜的铜网
料拉伸强度的影响。随着 m-CNC 含量的增加，
m-CNC / PLA复合材料的拉伸强度呈上升趋势，当 mCNC 的含量为 8% 时，m-CNC / PLA 复合材料的拉伸强度与纯 PLA 的相比增加了43． 3% 。因为聚醋酸乙烯酯（ PVAc）和聚丙烯酸丁酯都含有重复的酯基结构，和聚乳酸有很好的相容性，PVAc / PLA 共混体系只有 1 个玻璃化转变，两者达到了分子级的混溶［7］。因此 CNC 经醋酸乙烯酯-丙烯酸丁酯共聚物包覆改性后与 PLA 之间的相容性得到改善，加上 CNC 直径在 26 nm 以下，又有较大的长径比，对 PLA 起到了很好的增强作用。 2． 4 扫描电镜分析
面经镀金处理。
1． 4． 5 广角 X 射线衍射测试：使用日本理学 D /
MAX2500X 型广角 X 射线衍射仪，CuKα 辐射，波长
0. 15405 nm，扫描范围5° ～ 60°，步长0． 02°，管电压 35
kV，管电流 250 mA。
1． 4． 6 模拟体液降解测试：配置 pH = 7． 4 的
Fig． 4 SEM Photos of CNC / PLA （ 4 /96） and m-CNC / PLA （ 4 /96） Composites （ a）： CNC / PLA （ 4 /96）；（ b）： m-CNC / PLA （ 4 /96）

生物降解材料聚乳酸及其共聚物的降解研究

关键词聚乳酸共聚物降解
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。２Ｏ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ＣＯ：和Ｈ０，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 … 。１ＰＬＡ的基本性质与降解性能

聚乳酸—乙醇酸共聚物的降解性能研究

聚乳酸—乙醇酸共聚物的降解性能研究聚乳酸-乙醇酸共聚物（PLA-PLGA）是一种生物可降解的高分子材料，具有广泛的应用前景。

为了研究其降解性能，本文通过一系列实验，探讨了PLA-PLGA在不同条件下的降解行为。

首先，我们研究了PLA-PLGA在不同pH值环境下的降解性能。

实验结果表明，当环境pH值为酸性或碱性时，PLA-PLGA 的降解速度明显增加。

这是因为酸性或碱性环境可以催化PLA-PLGA的水解反应，使其降解速度加快。

而在中性环境下，PLA-PLGA的降解速度较慢，降解时间较长。

其次，我们研究了PLA-PLGA在不同温度下的降解性能。

实验结果显示，随着温度的升高，PLA-PLGA的降解速度也逐渐增加。

这是因为高温可以提高分子内部的热运动能量，使PLA-PLGA的分子链断裂更容易。

因此，在高温环境下，PLA-PLGA 的降解速度较快。

此外，我们还研究了PLA-PLGA在不同浓度下的降解性能。

实验结果表明，当PLA-PLGA溶液浓度较高时，其降解速度较慢。

这是因为高浓度的PLA-PLGA分子之间存在较多的相互作用力，使其分子链更难被水分子侵入，从而降解速度减慢。

最后，我们研究了PLA-PLGA在模拟体内环境下的降解性能。

实验结果显示，PLA-PLGA在模拟体液中的降解速度较快，且符合一定的降解规律。

这说明PLA-PLGA具有良好的生物相容性和降解性能，适用于生物医学领域的应用。

综上所述，PLA-PLGA作为一种生物可降解的高分子材料，其降解性能受到多种因素的影响。

通过研究不同条件下的降解行为，可以为PLA-PLGA的合理设计和应用提供理论依据。

进一步的研究将有助于深入理解PLA-PLGA的降解机制，并为开发新型生物可降解材料提供指导。

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研究与开发
Ｃ合成树脂及塑料，０，７５７２０２（：４１）
ＨＩＡＳＴＥＩＳＮＡＤＰＡＳＩＳＮＹＮＨＴＣ纳米复合材料及其降解行为
曹海雷，ｚ王鹏，ｚ袁维波李媛
究ｌ纳米有机蒙脱土（ＭＭ）１ｌ。ＯＴ由于其特殊的层状结构而被广泛地应用于ＰＡ纳米复合材料的制Ｌ备。原位聚合法（图１示）如所的应用可减少有毒溶剂的使用．并使纳米ＯＭＭＴ以剥离形态均匀
地分散于高聚物基体中，得具备优异热性能、获机
Ｉ插层聚合
参见文献… ；辛酸亚锡，质量分数为９％，５国药集
团化学试剂有限公司生产；氢呋喃，析纯，四分天
ｌ
收稿日期：２１— ４００００ — ４：修回日期：２１ — ６２。０００ — ８
合材料
的问题以及传统加热方法存在的反应时间长和能耗大的不足，用微波作为热源，利采用原位聚合法
短时间内制备了ＰＧ增塑改性的ＰＡＯＴ纳ＥＬ／ＭＭ
米复合材料，究了复合材料的力学性能、研热性能及降解行为。
１实验部分
ＦｇＳｈｍａｉｉｇａｏｒｐｒｔｏｆｅｆｌｔｄＰｉ．１ｃｅｔｄａｒｍｆｐｅａａｉｎｏｘｏｉｅＬＡ／ｃａＯＭＭＴ
基金项目：哈尔滨市科技攻关项目ｆ０５ＡＣ１２。２０Ａ４Ｓｌ）
ＰＡ的力学性能虽然可通过纳米技术得到大Ｉ
幅提高，但其脆性并未改变，以推广使用。难通过共混改性及加入增塑剂聚乙二醇（Ｅ、苯二ＰＧ）邻甲酸二甲酯等可使ＰＡ在保持降解性的前提下，Ｌ
由脆性材料向加工性能更好的韧性材料转变，进
６６℃，貌分析结果表明，ＭＭＴ以剥离形态均匀分散于ＰＡ中，合材料趋向于韧性断裂。土壤填埋实验结果表．．形ＯＬ复明．该复合材料具备更好的降解性能关键词：聚乳酸纳米复合材料微波聚乙二醇有机蒙脱土
通讯联系人。系电话：０５）６８８ｌＥｍａ：ｗｒ７＠联（１２３Ｏ； — ｉＰａＩ３４８ｌｇ
ｈｔｄｅ．ｉｅｕ．ｎ．
ｎｎ－ｏｏｉｅｂｎｓｔｏｙｒｚｔｏａｏｃｍｐｓｔｙｉｉｕｐｌｍｅｉａｉｎ
中图分类号：Ｔ２．Ｑ３２９
文献标识码：Ｂ
文章编号：１０ — ３６２１）５０７ — ５０２１９（０００ — ０４０
聚乳酸（Ｌ是以微生物发酵产物乳酸为单ＰＡ）体化学合成的，在自然界中通过水解及生物降解
（．尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室，龙江哈尔滨，１０９１哈黑５００；２哈尔滨工业大学市政环境工程学院，色化学与技术研究中心，黑龙江哈尔滨，１０９）．绿５００
一
转化为Ｃ，ＨＯ，是一种可生物降解的环境友Ｏ及，
好材料，应用于医学、装及缓释等领域。被包
为了增强ＰＡ的力学和热性能，Ｌ降低成本并
推广应用，国内外学者对其进行了大量改性研
步扩大其应用范围０］。本研究针对纯ＰＡ抗冲击性能、性能较差Ｌ热
械性能及气体阻隔性能的ＰＡ复合材料，Ｌ因此成
为研究的热点ｌ。１Ｉ
。
坚
１１原料及试剂．
Ｄ，一乳酸ｆ代表外消旋）质量分数为８％，Ｄ正，８湖北民族生化公司生产；，丙交酯合成和提纯Ｄ，一Ｊ
作者简介：曹海雷，９３年生，读博士研究生，１８在主要从事生物降解高分子合成方面的研究。Ｅｍｉｅｏａｌｉ６． — ａｌａｈｉ＠１３：ｅ
ｃｏｎ。
图１原位聚合法制备ＰＡＯＴ纳米复合材料示意Ｌ／ＭＭ
摘
要：采用微波技术替代传统热源，Ｄ，一交酯为原料，入纳米有机蒙脱￣（ＭＭ）增塑剂聚乙二以三丙加ＯＴ及
醇（Ｅ）行原位插层聚合制备聚乳酸（Ｌ／ＰＧ进ＰＡ）０ＭＭＴＰＧ纳米复合材料。在微波功率９下作用１ｎｗＯ／ＥＯＷ０ｍｉ，（ＭＭＴ）和ｗ（Ｅ分别为ｌ．盘％时．合材料拉伸强度达１．９ＭＰ，伸断裂应变为１．７，失重中心温度提高ＰＧ）％Ｏ复５３ａ拉１６％热