聚乳酸复合材料优秀课件
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]
聚乳酸基纳米复合材料的研究现状及其发展前景
聚乳酸基纳米复合材料的研究现状及其发展前景聚乳酸基纳米复合材料是一种由聚乳酸 (PLA) 和其他纳米材料组成的复合材料。目前，聚乳酸基纳米复合材料的研究现状及其发展前景非常广阔，具体如下:
一、研究现状
1. 材料制备技术：目前，聚乳酸基纳米复合材料的制备技术主要包括溶剂热反应、溶胶 - 凝胶法、电化学沉积法等。这些方法不仅可以控制复合材料的组成和结构，还可以提高复合材料的性能。
2. 材料性能：聚乳酸基纳米复合材料具有优异的力学性能、光学性能、生物相容性和降解性等。其中，PLA 纳米复合材料的力学性能比纯 PLA 提高了近10 倍，光学性能也得到了显著提高。
3. 应用领域：聚乳酸基纳米复合材料的应用领域非常广泛，包括生物医学、光学、电子学、环保等领域。例如，PLA 纳米复合材料可以用于生物传感器、生物医学材料、光学器件等方面。
二、发展前景
1. 生物医学应用：聚乳酸基纳米复合材料在生物医学领域具有广泛的应用前景。例如，PLA 纳米复合材料可以用于生物传感器、生物医学材料、药物释放系统等。
2. 光学应用：聚乳酸基纳米复合材料在光学领域具有广泛的应用前景。例如，PLA 纳米复合材料可以用于光学器件、太阳能电池等。
3. 电子学应用：聚乳酸基纳米复合材料在电子学领域具有广泛的应用前景。例如，PLA 纳米复合材料可以用于电子器件、半导体器件等。
4. 环保应用：聚乳酸基纳米复合材料在环保领域具有广泛的应用前景。例如，PLA 纳米复合材料可以用于水处理、大气污染治理等方面。
总的来说，聚乳酸基纳米复合材料具有优异的性能和良好的发展前景，将成为未来材料领域的研究热点之一。
蚕丝织物增强聚乳酸复合材料的制备及其性能研究
蚕丝织物增强聚乳酸复合材料的制备及其性能研究【摘要】
本文研究了蚕丝织物增强聚乳酸复合材料的制备及其性能。首先介绍了研究背景和研究意义，明确了研究目的。接着分析了蚕丝织物和聚乳酸的特性，讨论了它们复合的可能性。然后探讨了制备方法，并给出了性能研究结果。展望了蚕丝织物增强聚乳酸复合材料的应用前景，并指出了研究的不足之处。本研究为探索蚕丝织物在聚乳酸复合材料中的应用提供了重要参考，也为该领域的未来研究指明了方向。
【关键词】
蚕丝织物、聚乳酸、复合材料、制备、性能研究、应用前景、不足与展望、总结
1. 引言
1.1 研究背景
本研究旨在探讨蚕丝织物增强聚乳酸复合材料的制备方法及其性能研究，旨在为生物降解材料的开发和应用提供新的思路和方法。通过深入研究蚕丝织物与聚乳酸复合材料的性能，有望为生物降解材料在医疗领域、包装材料等方面的应用开拓新的可能性。
1.2 研究意义
蚕丝是一种天然的蛋白质纤维，具有优异的机械性能和生物相容性。聚乳酸是一种生物可降解的聚合物材料，具有良好的生物相容性和可加工性。将蚕丝织物与聚乳酸复合可以提高材料的强度、韧性和生物相容性，拓展其在医疗、纺织等领域的应用。
研究蚕丝织物增强聚乳酸复合材料的意义在于结合天然蚕丝的优异性能和聚乳酸的生物可降解特性，开发出一种具有较高性能和良好生物相容性的复合材料，为生物医学材料的研发提供新思路和技术支持。该复合材料还具有潜在的环保意义，可以降低有机溶剂的使用量和减少对环境的影响。
研究蚕丝织物增强聚乳酸复合材料对推动生物医学材料领域的发展具有积极意义。通过深入探讨该复合材料的制备方法和性能研究结果，可以为未来材料设计与应用提供重要的参考和借鉴。
聚乳酸复合材料
生物可降解聚乳酸材料的研究进展
李松
（西北工业大学理学院应用化学系，陕西西安710129）
摘要：综述了近些年来国内外生物可降解聚乳酸材料（ＰＬＡ）的制备方法，以及利用增塑、共聚、共混、复合改性的方法得到聚乳酸改性材料的研究进展，展望了聚乳酸及其聚乳酸改性材料的发展前景。
关键字：聚乳酸材料生物可降解制备方法改性方法
Research Progress of biodegradable polylactic material
Li song
(Department of Applied Chemistry，School of Science，
Northwestern Polytechnical University，Xi’an 710129，China)
Abstract:Reviewed at home and abroad in recent years the preparation methods of biodegradable polylactic material and the new development of polylactic modified materials obtained by the use of the modification methods of plastification, copolymerization, blend and composite. Moreover，the direction of the development of polylactide and polylactic modified materials is projected．
聚乳酸ppt
安全性：
聚乳酸是由脂肪族聚酯构成的疏水性结晶性聚 合物，只要不在高温· 高湿环境下长时间放置，就 几乎不产生加水分解。作为发酵食品容器也有在 一定时间能够安全使用的质地。 焚化聚乳酸的燃烧热值是焚化传统塑料（如聚 乙烯）的一半，而且焚化聚乳酸绝对不会释放出 氮化物、硫化物等有毒气体。
聚乳酸与纤维的比较
由于其良好的生物活性，也被用做骨填充和 替换材料。
抗菌性
聚乳酸是唯一具有优良抑菌及抗霉特性的生 物可降解塑料。 一般的生物降解性塑料，细菌和霉菌等微生 物处于容易附生的倾向。 聚乳酸中含有极微量的乳酸或低聚物，这些 物质在材料表面浸出一部分，将材料表面与人 的肌肤同样保持弱碱性，防止了细菌和霉菌等 微生物的附着和繁殖。
以PET为例与PLA作比较
二、PLA的制备方法
L/O/G/O
乳酸即2-羟基丙酸
• 成纤聚乳酸以L-乳酸为单体。
• L-乳酸的工业化生产主要有微生物发酵法和 化学合成法两大类。 • 中国发酵乳酸工业主要采用玉米、大米、 薯干粉等为原料，以谷糠、麦皮等为辅料 ，以α-淀粉酶、糖化酶为液化剂、糖化剂， CaCO3为中和剂，经发酵生产乳酸钙，再 进一步酸化纯化得到乳酸产品。
PLA的制备方法
1、丙交酯聚合法： 乳酸原料转化成丙交酯
乳酸→PLA低聚物→丙交酯（移出）
丙交酯开环聚合得到预期的较高分子量 PLA产品 催化剂
聚乳酸技术——精选推荐
聚乳酸技术
1.引言
聚乳酸是一种用途广泛的、生物可降解脂肪族聚酯，它来源于100%的可再
生资源，如：棉花、甜菜。在很多商品领域，聚乳酸有很大的应用前景。尽管
聚乳酸的综合性能优良，但其高昂的成本制约了它的商业竞争力（每磅价格高
于2美元）。直到现在，聚乳酸很少有取代石油基塑料商品应用的成功先例，
它的最初应用仅限于医学应用，如：手术缝合线。1997年，两家大公司宣布合
并成立Cargill Dow LLC新公司，致力于聚乳酸的生产和营销上，目的在于减
少生产成本，使聚乳酸成为批量生产的塑料。
聚乳酸可以通过乳酸直接缩合和环状二聚体的开环聚合得到（图1）。由
于直接缩合聚合是一个平衡反应，在聚合反应的后期很难出去痕量的水，这限
制了最终分子量。尽管Mitsui Toatsu Chemicals 取得了用高沸点溶剂共沸蒸
馏法促进直接酯化过程中水的去除，从而获得高分子量聚乳酸，大部分工作仍
集中在开环聚合上。
图1.聚乳酸聚合路线
Cargill Dow LLC公司在聚乳酸基聚合物的低成本连续生产过程活得了专利。该过程在熔体中而不是溶液中综合考虑了合成丙交酯和聚乳酸的实际环境
和经济效益，首次得到了基于可再生资源的商业化且实际可行的生物降解聚合物。该过程从乳酸水溶液制备低分质量聚乳酸预聚体的直接缩合开始（图2）。然后，采用锡类催化剂提高分子内成环反应速率，将该预聚体转化成丙交酯的
不同异
图2 聚乳酸预聚体和丙交酯的合成示意图
体混合物。熔融的丙交酯混合物通过真空蒸馏纯化。最后，在熔体状态下，高分子量的聚乳酸经锡类催化剂催化开环聚合得到，从而完全避免使用价格高
聚乳酸_聚乙醇酸_磷腈
6.5 聚乙醇酸
6.5.1 聚乙醇酸的简介
乙醇酸又称为羟基乙酸。乙醇酸聚合物通称聚乙醇酸或聚乙交酯 （PGA）。
PGA 是羟基脂肪酸类中相对分子质量最低的物质，大相对分子质量 的PGA是通过乙交酯开环聚合的方法合成的。
乙醇酸在自然界尤其是甘蔗、甜菜以及未成熟的葡萄汁中存在，但其 含量甚低，且与其他物质共存，难以分离提纯，工业生产都采用合成法。 乙醇酸是一种重要的有机合成中间体和化工产品，其应用范围很广。
丙交醋开环聚合法合成聚乳酸
开环聚合法是目前工业化生产最主要的工艺路线 ,其工艺成熟, 易于控制,用此法可以获得相对分子质量上百万的聚乳酸。但这种 方 法路线冗长、成本较高 ,不利于聚乳酸及其衍生物产品的推广应 用 。研究发现,丙交酷的产率与催化剂的用量、种类有很大的关系 ,合 理的催化剂用量及种类是降低成本的重要因素之一
物。
Journal of Molecular Structure. 1996, 383 : 63-68
黑龙江自然科学学报， 2000,17 （1）:65-58 Polymer ，2001,42 （14 ）：6206-6219
6.4.6 聚乳酸展望
聚乳酸随着合成工业的发展，作为生物可降解聚合物材料，可用 于制造人造心脏、人造肾、人造血管及人造骨骼等组织工程用关键材料。 由于聚乳酸的降解能促进植物生长，由此可大量用于农用地膜、土木用膜、 食品包装袋、一次性使用袋等。但聚乳酸的制备及工业化进展中还存在以 下亟待解决的问题。 ① 目前由直接缩聚法制备聚乳酸所得到的相对分子质量还不高，聚乳酸在 许多方面的应用都要求高相对分子质量的聚乳酸，因此如何由直接缩聚法 制备高相对分子质量的聚乳酸是迫切需要解决的问题。
聚乳酸复合材料
解决方法：加入嵌段共聚物
PLLA/PCL/PLLA-PCL-PLLA三相共混物被磨平刻蚀后的扫描电镜微观图形 a-70/30/0；b-70/30/0.5；c-70/30/2；d-70/30/5
复合改性
聚乳酸与纤维复合 聚乳酸与羟基磷灰石复合 聚乳酸与珊瑚复合
以聚乳酸与羟基磷灰石复合为例：
HAP与PLA的复合包括：
(1)低分子量聚乳酸与颗粒型HAP加热、加压复合, 室温为固态,50℃~60℃变软,具有良好的可塑性,用 作口腔修复材料 (2)将HAP等离子喷涂在PLLA表面,厚度达50μ m,可 延缓聚乳酸的降解 (3)HAP微粒与丙交酯混合,在一定温度和真空状态 下由引发剂引发聚乳酸聚合,得到具有很高压缩强 度和拉伸强度的PLLA-HAP复合材料
Morita合成了羟基乙酸与带保护基的L-丝氨 酸的二聚体。
聚乙二醇改性聚乳酸共聚物
PLA-PEG-PLA三嵌段共聚物由精制的丙交酯与 聚乙二醇本体聚合而得，以辛酸亚锡为催化剂， 共聚产物用丙酮溶解，蒸馏水中沉淀纯化
聚合温度、时间、聚乙二醇摩尔含量、聚乙二醇链段长度等对共聚物 分子量都有影响
聚合时间与聚乙二醇改性聚乳酸共聚物分子量的关系曲线
总结
(1)聚乳酸的力学性能及功能尚不能满足某 些医学场合的使用,对其特殊成型、共聚、 共混、复合等方式的改性显得尤为重要 (2)PLA可经增塑、共聚、共混或复合改性后, 其力学性能、亲水性能、降解性能或反应功 能性能得到改善 (3)用途广泛，可用于医疗、工农业、包装、 服装等领域
图解聚乳酸（172）聚乳酸改性之蒙脱土加入法（8）OMMT加入的红外分析
图解聚乳酸（172）聚乳酸改性之蒙脱⼟加⼊法
（8）OMMT加⼊的红外分析
聚乳酸(PLA)是⼀种以植物资源为原料合成的热塑性脂肪族聚酯，具有良好的⽣物相容性、可降解性以及优异的强度和模量，被认为是最有前景的环境友好⾼分⼦材料之⼀，在实际⽣产中有着⼴泛的应⽤。但PLA的结晶形态以⼤球晶为主，韧性较差，从⽽限制了其进⼀步应⽤。通过向ＰＬＡ中添加⽆机粒⼦填料共混的办法可以改善其某些性能。
蒙脱⼟（ＭＭＴ）是⼀类典型的层状结构的硅酸盐矿物，其原料来源⼴，价格低廉，同时它⼜具有纳⽶⼩尺⼨效应、层状结构效应和表⾯与界⾯效应，ＭＭＴ在单体或基体聚合物中的分散、插层或剥离，提⾼有机／⽆机界⾯的黏合⼒，形成插层型或剥离型结构，可得到综合性能优良的复合材料。
以Na-MMT为原料可以制备⼆次插层的蒙脱⼟,可以依次采⽤铜离⼦和⼗六烷基三甲基溴化铵改性蒙脱⼟，利⽤互换反应将有机阳离⼦引⼊MMT层间,使其转变为疏⽔性（即为改性CTAB2-Cu1-MMT，简
称OMMT）,使聚乳酸与其相容性提⾼。使⽤丙交酯与⼆次插层的蒙脱⼟采⽤原位聚合法合成了插层型和剥离型的聚乳酸/蒙脱⼟纳⽶复合材料。
聚乳酸与聚乳酸/OMMT的红外谱图如下：
从聚乳酸的红外光谱可看到, 1751.09 cm -1处的吸收峰为酯羰基C=O的伸缩振动吸收峰;2994.51cm-1处为甲基的弯曲振动吸收峰;1380.99 cm-1处出现的峰为—C—C—的弯曲振动;1087.29cm-1处为内酯—C—O—C—的伸缩振动强吸收。由此得知,此物质可能是聚乳酸。
与聚乳酸的红外光谱图⽐较,聚乳酸/OMMT复合材料中聚乳酸分⼦的典型吸收峰在1755.17 cm-1处的吸收峰为酯羰基C=O的伸缩振动吸收峰;1383.29 cm-1处出现的峰为—C—C—的弯曲振动;1088.59cm-
聚乳酸
新型包装材料——聚乳酸
一、简介
聚乳酸(polylactic acid, 简称PLA)是以乳酸为单体化学合成的，也称聚丙交酯，是具有可生物降解的高分子聚酯材料,其分子式为(C3H4O2)n。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。
聚乳酸的热稳定性好，加工温度170～230℃，有好的抗溶剂性，可用多种方式进行加工，如挤压、纺丝、双轴拉伸，注射吹塑。由聚乳酸制成的产品除能生物降解外，生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好，还具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性，还具有聚苯乙烯(PS)相似的光泽度和加工性能，因此具有广阔的市场前景，用途十分广泛，可用作包装材料、纤维和非织造物等，目前主要用于服装(内衣、外衣)、产业(建筑、农业、林业、造纸)和医疗卫生等领域。
美国和日本已开始工业化生产PLA。意大利一公司使用美国生产的天然聚交酯（PLA）设计和制造新鲜农产品包装材料，这种新的包装材料将在欧洲的零售商店使用。天然的PLA 是一种生物基的聚合物，由100%来自玉米淀粉的细菌发酵而成。PLA不仅具有较高的强度和透明度，而且为零售商提供了包装天然产品使用天然基包装材料的机会。
二、PLA材料性能
聚乳酸的优点主要有以下几方面：
（1）聚乳酸（PLA）使用可再生的植物资源（如玉米）所提出的淀粉原料制成。淀粉原料经由发酵过程制成乳酸，再通过化学合成转换成聚乳酸。其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，是公认的环境友好材料。
聚乳酸_纤维素简介.
聚乳酸
优点
⑶相容性与可降解性良好。聚乳酸在医药领域应用也非常广泛，如可 生产一次性输液用具、免拆型手术缝合线等，低分子聚乳酸作药物缓 释包装剂等。
wenku.baidu.com
⑷聚乳酸（PLA）除了有生物可降解塑料的基本的特性外，还具备有 自己独特的特性。传统生物可降解塑料的强度、透明度及对气候变化 的抵抗能力皆不如一般的塑料。
聚乳酸/纤维素
特性
1） PLA 与 CNFs 膜复合没有发生化学反应， 二者之间是按物理作 用结合。 2） 与 CNFs 膜复合后，PLA 的力学性能显著提高。木粉 CNFs / PLA 复合材料的复合材料比脱脂棉CNFs / PLA 复合材料的力学强度 好。 3） 与 CNFs 膜复合后，PLA 的拉伸断面呈三层结构——三明治夹 心结构，CNFs 膜在中间。 4） 与 CNFs 膜复合后，PLA 的热膨胀系数显著降低，热稳定性明显 提高。木粉 CNFs / PLA 复合材料的 CTE 比脱脂棉 CNFs / PLA 复合 材料的 CTE 低。 5） 与 CNFs 膜复合后，PLA 的透光率明显降低。脱脂棉 CNFs / PLA 复 合 材 料 的 透 光 率 比 木 粉 CNFs /PLA 复合材料的透光率 低很多。
聚乳酸/纤维素
特性展示
左图是CNFs/PLA复合材料和纯 PLA 的透光率。从图中可以看出，纯PLA与 CNFs 膜复合后，其透光率下降很多，尤 其是对紫外光的透过率阻挡作用增强。从 木粉CNFs/PLA复合材料的透光率曲线 中 可 以 看 出， 在500～1000 nm 范围内， 其透光率基本都在80%以上，在 600 nm 处，其透光率是 83.4%，比纯 PLA 下降 了8. 8%。从脱脂棉CNFs/PLA复合材料的 透光率曲线中可以看出，在整个波长范围 内，复合材料的透光率都很低，在600 nm 处，只有53.9%，比纯PLA降低了41% ， 比木粉CNFs/PLA复合材料的透光率低35% 。 PLA 与 CNFs 膜复合后，透光率下降说明 CNFs 膜与 PLA 复合后，复合材料中的 CNFs 阻挡了 200～1000nm波长范围内的 光线的透过，尤其是对于低于 400 nm 的 紫外线，其阻挡作用更强。从图中还可以 看出，脱脂棉CNFs/PLA复合材料的透光率 很低比木粉CNFs/PLA复合材料的透光率低。
聚乳酸
聚乳酸
理化性质?聚乳酸特性?聚乳酸的优点?生产方法?挤出级树脂的市场应用?注塑级树脂的市场应用?口腔固定材料?眼科材料?聚乳酸PLA在生物医药领域的应用?电子电器领域的应用?一次性用品的应用
聚乳酸CAS号: 31852-84-3
英文名称: 1,3-dioxan-2-one
英文同义词: polytrimethylene carbonate;1,3-Dioxan-2-one homopolymer 中文名称: 聚乳酸
中文同义词: 聚乳酸;聚三亚甲级碳酸酯;1,3-二氧杂环己烷-2-酮均聚物CBNumber:
分子式: C4H6O3
分子量: 0
MOL File: 31852-84-3.mol
聚乳酸化学性质
安全信息
聚乳酸性质、用途与生产工艺
理化性质
聚乳酸又称聚羟基丙酸或聚交酯。由乳酸单体缩聚而成的可生物降解的高分子材料。可溶于氯仿、丙酮、二氧六环烷烃。有良好的生物相容性和血液相容性，体外抗凝血性能好，可被人体降解，以二氧化碳和水排出体外。因此，收缝合线；纤维的编织物可作人体组织修补材料；制成薄膜材料用作肌腱组织的防粘连膜、骨膜生长隔离膜、药物酸三钙或碳纤维复合制成板材，可用作接骨板。
聚乳酸PLA的热稳定性好，加工温度170～230℃，有好的抗溶剂性，可用多种方式进行加工，如挤压、纺丝、双外，生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好，还具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性，还具有PS相似分广泛，可用作包装材料、纤维和非织造物等，目前主要用于服装(内衣、外衣)、建筑、农业、林业、造纸和医疗
图1为聚乳酸PLA的化学结构式。
聚乳酸
环保纤维戒环境友好纤维体现了可持续发展的时代 要求。仍一个纤维产品的全循环过程即仍原材料、 加工过程、消费使用、遗弃处理等面考虑 环保纤维 至少应具备以下特征中的一项戒多项Ι 4纤维产品的 原材料无污染戒少污染戒尽可能是可持续发展的绿 色资源 合成纤维产品的合成过程节能、降耗、减污 符合环保和可持续发展的要求纤维产品的加工过程 特别是印染、整理等加工过程∋ 尽可能使用无毒、 可自然降解的浆料、染料、整理剂等以及利用高新 技迚行清洁生产纤维产品的消费、使用对人体友好、 舒适纤维产品消费使用后丌会因遗弃戒处理带来环 境问题, 最好能循环利用, 戒回弻自然。目前虽然符 合上述特征的理想的环保纤维尚未实现, 但是人们仌 把具有上述部分特征的纤维称为环保纤维而丏环保 纤维的发展趋势将是日趋理想化。
到目前为止, 有140 多个企业的400 余种产品 获得环保标志认证, 其中包括4 种纺织产品。 在纺织品领域中最有影响的环保标志是生态纺织 品标准100( Ok o- T e x St an dard 100) , 其检测项目中包括丌应包含的为: 致癌染料, 有 机氯载体( 多氯联苧) , APO 等阻燃剂和T HDE 等抗菌防霉剂; 有极限值的为: 重金属、甲醛、 杀虫剂、防腐剂( 五氯苧酚) 、苧液的pH 值, 色牢度及易挥发物质等。
聚乳酸纤维产品的应用 PLA 纤维产品( 如短纤、单丝、复合丝、三 叶形、双组分、纺黏非织造布、针刺非织造 布、针织物、机织物、复合材料等) 因其优 异的性能，而广泛应用二服装、家用纺织品、 农业用布，以及生物材料、人造器官等。
聚乳酸基复合材料的性能与结构研究共3篇
聚乳酸基复合材料的性能与结构研究
共3篇
聚乳酸基复合材料的性能与结构研究1
聚乳酸基复合材料的性能与结构研究
随着人们对环保材料的需求不断增加，聚乳酸基复合材料作为一种绿色环保材料备受关注。聚乳酸基复合材料是由聚乳酸等高分子聚合物和其他有机或无机减薄剂等辅助材料混合制备而成。其具有较高的强度和硬度、较好的耐热性和化学稳定性、良好的生物降解性和生物相容性等优良性能。
聚乳酸基复合材料的性能主要受其结构的影响。目前主要的复合方式有物理、化学、生物、机械等多种方式，其中物理复合是最为常见的一种方式。物理复合的原理是通过混炼、共混、包覆等方式将两种或多种不同的聚合物混合在一起形成复合材料。
由于复合方式的不同，聚乳酸基复合材料的性能也有所差异。例如，将碳纳米管添加至聚乳酸基复合材料中，其强度和硬度可以大幅提高；将石墨烯添加至聚乳酸基复合材料中，其导电性和导热性可以明显提升；将氧化锌添加至聚乳酸基复合材料中，其紫外线吸收性能得到极大改善。此外，增加聚乙烯醇、玻璃纤维等材料的含量，也能改善聚乳酸基复合材料的各项性能。
除了复合方式和材料种类外，聚乳酸基复合材料的加工方法也对其性能产生很大影响。目前主要的加工方法有注塑、挤出、压制、热塑挤出等方式。其中，注塑法是最为常用的一种方法。由于高分子聚合物具有高黏度和粘滞度，因此其加工难度较大。在加工过程中，需要控制加工温度、保证料筒的良好耦合性以及保证模具的精度，以确保复合材料的质量。
综上所述，聚乳酸基复合材料作为一种绿色环保材料，具有良好的性能和广泛的应用前景。其性能主要受复合方式、材料种类和加工方法等因素的影响。在进一步开发和应用聚乳酸基复合材料的过程中，需要针对不同的应用领域和需求，选择合适的复合方式、材料种类和加工方法，以提高复合材料的性能和应用价值
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骨科固定及组织修复材料
人工合成载体
在修复骨缺损方面，PLGA-MS释放 系统结合生物活性骨诱导蛋白,作为 骨组织工程的生物材料具有重要的 应用意义
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机理：
骨形成蛋白(BMP)可诱导未分化 间充质细胞不可逆地分化为软 骨细胞的成骨细胞,为骨缺损修 复重建的重要生长因子。而单 纯的BMP在机体内会发生流失、 降解和吸收,故不能有效地发挥 其骨诱导作用。
Ohya合成了羟基乙酸与带保护基的L-天冬 氨酸、L-赖氨酸、L-半胱氨酸的二聚体。
Morita合成了羟基乙酸与带保护基的L-丝氨 酸的二聚体。
10
聚乙二醇改性聚乳酸共聚物
PLA-PEG-PLA三嵌段共聚物由精制的丙交酯与 聚乙二醇本体聚合而得，以辛酸亚锡为催化剂， 共聚产物用丙酮溶解，蒸馏水中沉淀纯化
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总结
(1)聚乳酸的力学性能及功能尚不能满足某 些医学场合的使用,对其特殊成型、共聚、 共混、复合等方式的改性显得尤为重要
(2)PLA可经增塑、共聚、共混或复合改性后, 其力学性能、亲水性能、降解性能或反应功 能性能得到改善
(3)用途广泛，可用于医疗、工农业、包装、 服装等领域
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展望
今后聚乳酸研究的重点：
效果：柔性提高，玻璃化温度降低明显， 弹性模量下降，断裂伸长率提高，即在一 定程度上韧性增加，生物相Βιβλιοθήκη Baidu性提高。
8
共聚改性
背景：均聚PLA为疏水性物质、降解周期难控制 刚性大、难以加工
定义：通过调节乳酸和其他单体的比例来改变聚 合物的性能
9
例：
FeiJen合成了乳酸与带保护基的L-天冬氨酸、 L-赖氨酸、L-半胱氨酸和L-甘氨酸 的二聚体。
20
聚乳酸类聚合物的应用
药物控制释放体系 骨科固定及组织修复材料 外科手术缝合线 组织工程支架
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药物控制、释放
PLA/PLGA微球包封抗原,使 抗原性得到保护,使口服免 疫代替传统多次注射性免疫
PLGA包裹质粒DNA制成微 球,用于树突状细胞介导的抗 原呈递及靶基因表达,可达到 肿瘤免疫治疗的作用
聚对苯二甲酸乙二酯(PET)性能相近的热
塑性结晶高聚物,但性脆,抗冲击性差,
PDLLA是非晶高分子,力学强度明显低于
PLLA
(2)加工性能：PLA对热不稳定，即使在低
于熔融温度和热分解温度下加工也会使分
子量大幅度下降
(3)价格贵：乳酸价格及其聚合工艺决定
了PLA的成本高
3
结构
乳酸中的α－碳是不对称的， 有D－乳酸和L－乳酸两种 光学异构体。由单纯的D乳酸或L－乳酸制备的聚乳 酸是光学活性的，分别称 为聚D－乳酸(PDLA)和聚L －乳酸(PLLA)。由两种异 构体乳酸的混合物消旋乳 酸制备的聚乳酸称为聚DL －乳酸（PLA）,无光学活 性。
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聚合温度、时间、聚乙二醇摩尔含量、聚乙二醇链段长度等对共聚物 分子量都有影响
聚合时间与聚乙二醇改性聚乳酸共聚物分子量的关系曲线 12
聚乳酸及聚乙二醇改性聚乳酸IR谱图 聚乳酸及聚乙二醇改性聚乳酸DSC谱图
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聚乳酸及聚乙二醇改性聚乳酸的接触角和吸水率
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共混改性
共混改性：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达到改性目 的
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复合改性
聚乳酸与纤维复合 聚乳酸与羟基磷灰石复合 聚乳酸与珊瑚复合
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以聚乳酸与羟基磷灰石复合为例：
HAP与PLA的复合包括：
(1)低分子量聚乳酸与颗粒型HAP加热、加压复合, 室温为固态,50℃~60℃变软,具有良好的可塑性,用 作口腔修复材料 (2)将HAP等离子喷涂在PLLA表面,厚度达50μm,可 延缓聚乳酸的降解 (3)HAP微粒与丙交酯混合,在一定温度和真空状态 下由引发剂引发聚乳酸聚合,得到具有很高压缩强 度和拉伸强度的PLLA-HAP复合材料
(1)继续改进聚乳酸合成工艺条件,生产高相对 分子质量的聚乳酸 (2)简化工艺流程,降低其生产成本 (3)根据实际需要调节聚乳酸的吸水性及降解 速率,通过分子设计合成具有不同的组成和特 定结构的聚乳酸及其共聚物 (4)开发新用途的聚乳酸材料
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按共混组分生物降解性分：
完全生物降解体系 部分生物降解体系
PLA完全生物降解共混体系 PLA部分生物降解共混体系
PLA／PHA共混体系
PLA／PVPh共混体系
PLA／PCL共混体系
PLA／PVAc共混体系
PLA／PEO共混体系
PLA／PMMA、PLA／PMA
PLA／PVP共混体系
共混体系
PLA／淀粉共混体系
PLMdLLDPE共混体系
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问题：组分不相容或相容性差
PLLA／PCL两相共混物被磨平刘蚀后的扫描电镜微观图形 a一90/10；b一 80/20；c一70/30
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解决方法：加入嵌段共聚物
PLLA/PCL/PLLA-PCL-PLLA三相共混物被磨平刻蚀后的扫描电镜微观图形
a-70/30/0；b-70/30/0.5；c-70/30/2；d-70/30/5
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外科手术缝合线
优点：
生物降解性，在伤口愈合后 自动降解并吸收，无需二次 手术
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要求：
(1)具有较强的初始抗张强度 (2)稳定地维持一段时间 (3)能有效地控制聚合物降解速率,随 着伤口的愈合,缝线缓慢降解
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组织工程支架
在材料上培养组织细胞，并逐渐生长成组 织和器官。与此同时，聚乳酸缓慢降解并 最终被肌体吸收
4
基本性质比较
5
聚乳酸的合成
方法一：乳酸直接缩聚法 方法二：先由乳酸合成丙交酯,再在催化剂作用下开环聚合
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聚乳酸的改性
一、增塑 二、聚乳酸的共聚 三、聚乳酸的共混 四、聚乳酸与纤维复合
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增塑改性
增塑剂：柠檬酸酯醚、葡萄糖单醚、部分 脂肪酸醚、低聚物聚乙二醇(PEG-400， PEG-1500)、低聚物聚乳酸(OLA)、丙三 醇等。
聚乳酸(polylactic acid)
生物可降解材料
1
简介
聚乳酸(PLA)是一种具有良好的生物相容性和 可生物降解的聚合物,是FDA认可的一类生物 降解材料。具有较好的机械强度、弹性模量 和热成型性,在骨组织工程和软骨组织的再生 与修复等领域中基本能满足作为细胞生长载 体材料的要求
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不足：
(1)机械性能：PLLA是与聚苯乙烯(PS)、