生物可降解材料聚乳酸的制备改性及应用
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。
聚乳酸合成工艺及应用
聚乳酸合成工艺及应用第七章聚乳酸合成工艺及应用聚乳酸(PLA)是一种以通过光合作用形成的生物质资源为主要起始原料生产的生物可降解高分子材料，使用后可通过微生物降解为乳酸并最终分解成二氧化碳和水。
聚乳酸的合成和应用实际上是一个来源于可再生资源、使用寿命结束后降解产物回归自然、参与到生物资源再生的过程中去的一个理想的生态循环，属于自然界的碳循环。
聚乳酸无毒，无刺激性，具有良好的生物相容性、生物吸收性、生物可降解性，同时还具有优良的物理、力学性能，并可采用传统的方法成型加工，在农业、包装材料、日常生活用品、服装和生物医用材料等领域都具有良好的应用前景，因而聚乳酸成为近年来研究开发最活跃的可生物降解高分子材料之一。
7.1 聚乳酸的合成工艺7.1.1 乳酸缩聚乳酸上的羟基和羧基进行脱水缩聚反应生成聚乳酸，如图7.2。
必须解决以下三个问题:一，乳酸缩聚的平衡常数非常小，在热力学上分析很难生成高分子量的聚乳酸，必须从动力学上加以控制，即有效的排出缩聚反应生成的水，使反应平衡向生成聚乳酸的方向移动;二，抑制聚乳酸解聚生成丙交酯的副反应;三，抑制变色、消旋化等副反应。
(1) 溶液缩聚法合成过程中利用高沸点溶剂和水生成恒沸物将缩聚产生的痕量水带出，有力地促进了方应向正方向进行;同时蒸出的溶剂带出水合丙交酯经分子筛脱水后回流到反应系统中，有效地抑制了聚乳酸解聚生成丙交酯。
高沸点溶剂可以是苯、二氯甲烷、十氢萘、二苯醚等。
特点:直接制的高分子两聚乳酸，但有机溶剂的回收和分离工序使生产过程较复杂并增加了设备投资，增加了成本，而且残存的有机溶剂对产品造成污染。
(2) 熔融缩聚法利用无催化剂条件下制的聚合度约为8左右的低聚乳酸为起始物，加入催化剂SnCl?HO(0.4%，质量分数)和等摩尔的对甲基苯磺酸(TSA)，在180?、22 410Torr的条件下反应15h可制得M大于10×10的聚乳酸。
W催化剂除TSA外，还有烷氧基金属催化剂、烷氧基金属和Sn(?)催化体系。
《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。
生物可降解材料——聚乳酸的研究进展
第２ １卷第 ４期
２０ ０ ７年 ４月
化 工时 刊
Ｃｈ ｍ ｉａｌＩｄｕ ｔｙ Ｔｉ ｅ ｃ ｎ ｓ ｒ ｍｅｓ
ＶｏＩ２１， 。 Ｎｏ。 ４ Ａｐｒ ４。 ０７ 。 ２０
生物 可 降解 材 料
聚 乳 酸 的研 究 进 展
陈 蕾 张 炎 陈 萍 汝 玲 刘 晓荣 黄 毅 萍
备系 统 一齐考 虑 ， 水 发 酵制 乳 酸 ， 熔 融 态 的丙 交 用 用
酯 和 聚合物 作为 制备 单体 和 Ｐ Ａ的反 应 介 质 ， 过 Ｌ ３个
（ 安徽 大 学化学 化工 学 院 ， 徽 合 肥 ２ ０ ３ ） 安 ３ ０９
摘 要 聚乳 酸具有 良好 的生物相容性 、 降解性和可吸收性 ， 已经广泛用 于医药包 覆 、 释药物 、 缓 手术缝合线 、 骨折 固
定 材 料 。综 述 了聚 乳 酸 的 主 要 合 成 方 法 ， 以及 通 过 与 其 它 材 料 的 复 合 ， 进 聚 乳 酸 的结 构 及 性 能 ， 改 以进 一 步 扩 大 应 用 范围。 关键 词 聚乳 酸 合成 改 性
的聚 乳酸 。
１ １． 配 位 聚 合 ． ３
配 位 聚合是 目前 研究 的最 多 的一类 ， 化剂 主要 催 为过 渡金 属 的有 机 化 合 物 和 氧化 物 ， 格 氏试 剂 ［ 如 引，
１ １ 开环 聚合 ．
１ １１ 阳离子开环 聚合 ． ．
稀 土化合 物 等 。稀 土 金属元 素具 有较 强 的配合 能力 。
为 阳离子 先与单 体 中氧 原 子作 用 生 成 铺 离 子或 氧 铺 离子 ， 经单 分子开 环 反 应 生 成 酰基 正离 子 ， 引 发单 并 体进行 增 长。 阳离 子 引发 开 环 聚 合难 以得 到 高相 对
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。
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。
绿色可降解生物高分子聚乳酸改性及应用研究进展
Abstract ：The latest research progress of poly(lactic acid) (PLA) modification in recent years was mainly introduced. The modification methods of PLA were described from the following aspects ：blending modification，copolymerization modification， branching and crosslinking modification，nanocomposite modification and stereocomposite modification. The applications of PLA in the fields of packaging materials，tissue engineering scaffold materials and drug carrier materials were also reviewed. Eventually，the possible development directions of modification and application of PLA were summarized and prospected.
Keywords ：poly(lactic acid) ；modification ；application
21 世纪，建设可持续发展的资源循环型社会已成为我 国的基本国策，大力发展可再生、环境友好型生物降解高分 子材料是发展的必然趋势。特别是基于淀粉、秸秆、甘蔗渣 等可再生生物质资源的生物质基高分子材料，由于具有良好 的生物降解性，并且原料丰富易得，得到了快速的发展 。 [1–2] 与传统高分子材料相比，生物质基高分子材料不仅减少了对 石化资源的消耗，而且在生产过程中经历的光合作用消耗了 二氧化碳和水，减少了二氧化碳的释放；同时生物质基高分 子材料由于其优异的生物降解性使其具有环境友好的可堆 肥性 [3]。因此，“源于自然，归于自然”的生物质基高分子材 料满足可持续发展的需要，具有巨大的发展潜力，未来将有 广阔的应用市场。在众多的生物质基高分子材料中，聚乳酸 (PLA) 因其植物来源性和良好的生物降解性、生物相容性以 及高的强度等性能优势，未来在取代传统石化基高分子材料 方面具有巨大的潜力 [4]。PLA 是由淀粉或马铃薯、蔗糖、玉
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
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。
生物可降解材料聚乳酸的制备及应用
生物可降解材料聚乳酸的制备及应用聚乳酸是由微生物发酵所产生乳酸单体聚合而成的高分子聚合物，它的特点是无毒、无刺激气味、可降解、生物相容性良好，所以广泛应用到了医学、食品包装和汽车电子等领域。
聚乳酸在自然界中通过土壤、水或微生物的作用下都能实现无污染的分解，可降解的特性既推动了各个领域的发展，也满足了我国构建绿色环保型社会的要求。
因此，对于聚乳酸的研究规模随之扩大，通过对聚乳酸合成、改性以及应用，促进聚乳酸的价值发挥，进而为社会进步奠定坚实基础。
1 聚乳酸具备的生物性质1.1 生物可降解性乳酸主要由植物发酵而来，主要成分包括玉米、小麦等可再生资源，所以聚乳酸有着良好的可降解性质。
废弃的聚乳酸产物在土壤中微生物或水的作用下会完全分解成水和二氧化碳，对空气和土壤都没有任何污染，同时还有利于促进植物的光合作用。
1.2 生物相容性据相关研究显示，聚乳酸可以在人体中实现完全无害的分解，分解后的主要产物即是二氧化碳和水，并且在人体新陈代谢的过程中即可完成分解，所以其生物相容性良好。
在不断实践应用的过程中，证实了聚乳酸和人体的相容性，如将其作为植入人体的生物材料，后续没有任何的不良反应发生，逐渐取代了金属材料的地位。
1.3 优越的物理性质聚乳酸优越的物理性质主要体现在柔韧性良好、透明度充足、机械强度足够和良好的热稳定性，这些物理性质无疑满足了各行各业的具体要求，相较于不可降解材料和其他可讲解材料的优势都较为明显。
1.4 可加工性聚乳酸本身的可加工性良好，实际加工起来只需要充分结合其热塑性即可，能够以各种不同的方式进行热塑成型，满足了各种形态的要求，赋予了其良好的加工性能。
2 聚乳酸的合成制备方式2.1 间接聚合制备间接聚合法指的是开环聚合。
首先，将乳酸作为原材料，并通过缩聚和解聚的方式得到环形丙交酯。
其次，将丙交酯进行开环聚合从而得到聚乳酸。
开环聚合的方式主要通过对反应时间、反应温度和选择不同催化剂种类来实现对聚乳酸分子量合成的过程，这一方法的优势在于反应原理简单、反应过程可控，缺点是聚乳酸的后续提纯过程较为复杂且需要的成本偏高。
聚乳酸综述
聚乳酸（PLA）的合成及改性研究摘要介绍聚乳酸(PLA）的基本性质、合成方法及应用范围。
综述了国内外PLA的改性研究及目前有关PLA性能改进的方法.概括了PLA在合成改性中需要注意的问题，展望了PLA的发展前景：不断改进、简化和缩短PLA的合成工艺;用新材料、新方法对PLA进行改性，开发出新用途、高性能的PLA材料是PLA的研究方向。
关键词：聚乳酸合成改性前言聚乳酸（PLA）是一种以可再生生物资源为原料的生物基高分子，具有良好的生物降解性、生物相容性、较强的机械性能和易加工性。
聚乳酸材料的开发和应用,不但可解决环境污染问题，更重要的意义在于为以石油资源为基础的塑料工业开辟了取之不尽的原料资源。
此外,由于它的最终降解产物为二氧化碳和水，可由机体正常的新陈代谢排出体外,是具有广泛应用前景的生物医用高分子材料（如可吸收手术缝合线）、烧伤覆盖物、骨折内固定材料、骨缺损修复材料等。
近几年来，有应用到纺织材料、包装材料、结构材料、电子材料、发泡材料等更广泛的领域的研究报道。
PLA的应用市场空间和发展潜力巨大,有关它的研究一直是可生物降解高分子材料研究领域的热点。
1、聚乳酸的研究背景在石油基高分子材料广泛应用的今天，生物基高分子材料因其具有来源不依耐石油、生物相容性好、可生物降解等突出特点越来越受到关注。
聚乳酸( PLA) 作为一种可从淀粉分解、发酵制备原料乳酸，再经聚合获得高分子产物的生物基来源、可生物降解高分子材料，具有良好的应用前景。
但因聚乳酸性能上存在不足( 韧性差，降解不可控，亲水性差，功能性单一等），限制了其更为广泛的应用。
因此，研究人员在其结构及性能的基础上进行了大量的改性研究，采用化学合成、物理共混、材料复合等方法,试图在物理机械性能、生物降解性能、表面润湿性能以及多功能化等方面有所改善或加强，从而扩展聚乳酸的应用领域。
聚乳酸（PLA)是由人工合成的热塑性脂肪族聚酯。
早在20 世纪初，法国人首先用缩聚的方法合成了PLA【1】；在50 年代，美国Dupont 公司用间接的方法制备出了相对分子质量很高的PLA;60 年代初，美国Cyanamid 公司发现,用PLA 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；70 年代开始合成高分子量的具有旋光性的D 或L 型PLA，用于药物制剂和外科等方面的研究；80 年代以来，为克服PLA 单靠分子量及分子量分布来调节降解速度的局限，PLA 开始向降解塑料方面发展。
聚乳酸(PLA)的合成及应用进展
用 该 法 很 难 得 到 高 分 子 量 的 Ｐ Ａ。 Ｌ Ｙｏ ｈ ｈ ｒ ｓ ｉ ａｕ等 ｂ 采 用 质 子 酸 活 化 Ｓ （／ ｎ Ｉ）催 化 剂 ，用 熔 融 缩 聚 的 方 法 在 较 短 时 间 内合 成 了分 子 量 超过 １ ０万 的 Ｐ Ａ。合 成路 线 如下 ： Ｌ
Ｉ
Ｈ ｏ ｃ
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一． 。 ＝ 十 一 ｂ
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聚乳酸(PLA)生物可降解材料
良好的透明性和光泽度
PLA具有与传统的石油基塑料相似的 透明性和光泽度，可用于制造需要透 明度的产品。
PLA材料的用途
包装材料
PLA可制成一次性餐具、塑料袋等包装材料， 替代传统的石油基塑料。
3D打印材料
PLA是3D打印领域常用的材料之一，可用于 制造各种定制产品。
医疗领域
PLA可用于制造医疗用品，如手术缝合线、 药物载体等。
水解反应使PLA分子链断裂成较小的分子片段， 氧化反应则使PLA分子链上的碳碳键断裂。
随后，微生物如细菌、真菌等开始利用这些小 分子片段进行生长和繁殖，进一步降解PLA材 料。
影响PLA材料生物降解的因素
环境温度和湿度
较高的温度和湿度有利于PLA材料的生物降 解。
PLA材料的结构和性质
PLA材料的分子量、结晶度、添加剂等都会 影响其生物降解性能。
PLA是一种热塑性聚合物，具有与传 统的石油基塑料相似的加工性能和物 理性质。
PLA材料的特性
可完全生物降解
PLA在自然环境中可被微生物分解为 水和二氧化碳，具有良好的环保特性。
良好的加工性能
PLA具有良好的热塑性，可采用传统 的塑料加工技术进行成型加工，如注 塑、吹塑、挤出等。
良好的机械性能
PLA具有较高的拉伸强度、弯曲模量 和冲击强度，可满足各种应用需求。
PLA的降解速度过快，导致其性能不稳定，容易在正常使 用过程中出现损坏。
01
降解速度过慢
PLA的降解速度过慢，导致其难以在短 时间内完全分解，对环境造成一定的负 担。
02
03
降解条件控制
需要控制PLA的降解条件，以确保其在 适当的条件下进行分解，同时保持良 好的性能和稳定性。
聚乳酸综述范文
聚乳酸综述范文聚乳酸（polylactic acid，PLA）是一种生物可降解塑料，具有良好的环境友好性和可塑性，广泛应用于包装材料、医疗器械、纤维制品等领域。
本文将对聚乳酸的制备方法、性质及其应用领域进行综述。
聚乳酸的制备方法主要可以分为两种：通过乳酸的直接聚合和通过乳酸的环化缩聚。
乳酸的直接聚合方法包括原位聚合法和间歇聚合法。
原位聚合法是将乳酸和催化剂直接加入反应器中，在高温下发生聚合反应，得到聚乳酸。
间歇聚合法则是在乳酸和溶剂中加入催化剂，通过升温反应，使乳酸发生聚合。
乳酸的环化缩聚方法包括环己酮溶剂法、脱水缩聚法和溶剂蒸发法。
这些方法制备的聚乳酸材料具有不同的分子量和结构，从而影响其物理性能和降解性能。
聚乳酸具有许多优异的性质，包括良好的生物相容性、可降解性和可塑性。
生物相容性是指聚乳酸与细胞和组织之间的相互作用良好，不会引起显著的炎症反应和毒性反应。
可降解性是指聚乳酸可以在自然环境中被微生物分解，最终产生二氧化碳和水。
可塑性是指聚乳酸可以通过热加工、拉伸和注塑等方法加工成不同形状的制品。
聚乳酸在包装材料领域有广泛的应用。
由于其良好的可降解性和可塑性，聚乳酸可以用于制备一次性食品容器、餐具和购物袋等产品。
与传统的塑料制品相比，聚乳酸制品可以减少对环境的污染，并降低资源消耗。
此外，聚乳酸还可以用于生物医用材料的制备。
由于其生物相容性和可降解性，聚乳酸可以用于制备缝合线、骨板和修复材料等产品，促进组织修复和再生。
尽管聚乳酸具有许多优点，但它也存在一些不足之处。
首先，聚乳酸的生产成本相对较高，限制了其在一些领域的应用。
其次，聚乳酸的机械性能相对较差，强度和耐热性较低，限制了其在一些高强度和高温环境下的应用。
此外，聚乳酸的降解速度较慢，需要数年甚至几十年才能完全降解，限制了其在一些应用中的可行性。
为了改善聚乳酸材料的性能，研究者进行了许多改性研究。
例如，通过共聚反应、添加剂和混合物的方式，可以改善聚乳酸的机械性能、热稳定性和降解性能。
生物可降解材料的制备与改性
生物可降解材料的制备与改性随着全球环境问题的日益加剧，人们对可持续发展的关注也日渐增加。
在这种背景下，生物可降解材料逐渐受到广泛关注和应用。
生物可降解材料是指在一定条件下，能够被微生物降解或自然分解，进而转化为无毒的物质，并不会对环境造成污染。
本文将探讨生物可降解材料的制备与改性的前沿技术和相关应用。
首先，生物可降解材料的制备是实现其应用的基础。
传统的生物可降解材料制备主要采用生物发酵技术，通过微生物的代谢过程来合成材料。
例如，聚乳酸（PLA）是一种常见的生物可降解材料，它可以通过大肠杆菌的发酵过程来制备。
然而，传统的制备方法存在生产周期长、生物活性易受影响等问题。
因此，近年来，研究人员开始探索新的制备方法，如生物合成和化学合成的结合，以提高材料的制备效率和稳定性。
其次，改性是提高生物可降解材料性能和拓宽应用领域的关键。
目前，改性生物可降解材料主要分为表面改性和体积改性两个方面。
表面改性主要通过物理处理、化学引入或物理化学结构调控等方法，来改善材料的表面性能。
例如，通过接枝共聚反应在材料表面引入亲水基团，使材料具有更好的润湿性和降解性。
而体积改性则通过添加其他材料或调整材料组分来改变材料的物理性质和可降解性能。
例如，通过添加纳米粒子或纤维增强材料的强度和韧性，提高材料的机械性能。
另外，生物可降解材料的应用领域也越来越广泛。
其中最常见的应用是在医疗领域，如生物可降解缝线、骨修复材料等。
这些材料可以逐渐降解，减少二次手术的需求，同时避免了传统材料的大量废弃物产生。
此外，生物可降解材料还被应用于包装材料、农业领域以及环境修复等方面。
例如，生物可降解塑料包装可以减少塑料废物对环境的污染；生物可降解肥料可以提高土壤质量，并减少农业对环境的负面影响。
最后，虽然生物可降解材料具有良好的环境友好性和应用潜力，但仍然存在一些挑战和难题。
例如，目前生物可降解材料的价格相对较高，生产成本较大，限制了其大规模应用。
同时，在实际应用过程中，生物可降解材料的降解速率和降解产物也需要进一步的研究和改进。
生物降解材料聚乳酸的合成与改性工艺的研究
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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
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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]。