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
1 2 3 4 5 6
2
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：
环境友好型生物降解材料聚乳酸的性能研究的总结
环境友好型生物降解材料聚乳酸的性能研究的总结通过通读环境友好型生物降解材料聚乳酸的性能研究，我了解到：聚乳酸（PLA）作为绿色环保型可降解材料，正在受到越来越多的关注，运用的范围也越来越广泛。
聚乳酸的简介：聚乳酸是由乳酸在适当条件下脱水缩合而成，常温下为白色粉状固体，而乳酸则由一般是以含淀粉的小麦、稻谷、玉米、红薯、土豆以及甜菜等农作物为原料发酵法生产而成，制作成本低廉，原料来源充分且可以再生，且成本较低，有助于用于工业大量生产。
聚乳酸产品可以生物降解，无污染，可实现在自然界中的循环，是理想的高分子材料。
PLA 的结构就是乳酸单体的重复结构，而乳酸分子中有一个不对称的碳原子，具有旋光性。
因此PLA具有几种旋光异结构。
PLA 的强度和热稳定性随着分子量的增大而提高，只有当分子量达到一定程度才有使用价值，分子量太低的话很容易就分解，不可用于实用。
PLA是由乳酸合成的，合成方法主要有两种：直接缩聚法和丙交酯开环聚合法（二步法）。
直接缩聚法具有反应成本低、聚合工艺简单、不使用有毒催化剂等优点。
但是直接合成法要获得高分子量的聚合物必须注意以下三个问题：(1) 动力学控制；(2)水的有效脱出；(3)抑制降解[5] 。
直接缩聚法主要有两种，一种是溶液聚合，另一种是熔融聚合。
另外还有一种固相聚合法。
溶液聚合法:溶液聚合反应在生产上被广泛用来生产油漆、涂料、聚氨酯等，反应可以在纯溶剂中进行，也可以在混合溶液中进行。
反应液在高真空和相对低的温度下，水与溶剂形成共沸物被脱出，其中夹带丙交酯的溶剂经过脱水后再返回到聚合反应器中。
因此溶液聚合法能很好地抑制解聚副反应的速率，可以在较长的时间内合成出相对较高分子量的PLA。
溶液聚合法的基本特点是：溶剂的存在使得反应比较缓和而且平稳，有利于热量交换，避免了局部过热现象。
但不便于操作，要求采用高真空，装置复杂；同时高沸点溶剂的使用给 PLA 的纯化带来困难，反应后处理相对复杂，因此生产成本较熔融缩聚法高。
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。
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。
聚乳酸降解机理及其方法探讨
聚乳酸降解机理及其方法探讨/朱振宇・35・聚乳酸降解机理及其方法探讨*朱振宇，骆光林，任鹏刚(西安理工大学印刷包装工程学院，西安710048)摘要可降解材料聚乳酸是一种高分子聚酯树脂，在自然条件下可降解成二氧化碳和水，对环境十分友好。
凡是能引起酯键断裂的因素都可以使聚乳酸发生降解，分析了聚乳酸间接降解的机理，归纳了引起聚乳酸降解的因素，并对聚乳酸的发展前景做了展望。
关键词聚乳酸共聚物间接降解Study on Degradation Mechanisms and Methods of Poly Lactic AcidZHU Zhenyu，LUO Guanglin，REN Penggang(School of Printing and Packing Engineering, Xi'an University of Technology, Xi'an 710048)Abstract Poly lactic acid is a kind of polyester. It can be degraded into carbon dioxide and water in nature, which do no harm to the environment. Its degradation is resulted from the cleavage of ester bond. The indirect degradation mechanisms of PLA are investigated. The factors affecting degradation are summarized. The development prospect of poly lactic acid is also discussed in the end.Key words poly lactic acid , co-polymer, indirect degradation聚乳酸（PLA）分子结构式如图1[1]，其中的酯键易水解，能在体内或土壤中经微生物的作用降解生成乳酸，代谢最终产物是水和二氧化碳，所以对人体不会产生毒副作用，使用非常安全。
生物可降解聚乳酸的改性及其应用研究进展
聚物橡胶、对乙烯基苯酚(PVPh) 、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 、聚丙烯酸甲
酯(PMA) 、线性低密度聚乙烯(LLDPE) 组成部分生物降解共混体系,这类体系 不能从根本上解决环境污染问题。
16
2.4
复合改性
将聚乳酸与其它材料复合旨在解决聚乳酸的脆性问题,达到增强 的目的,使其能满足于作为骨折内固定材料的用途。目前可以分为
22
把药物包埋于高分子聚合物基质中形成微球或微粒有多种技 术:凝聚法、乳液聚合法及界面聚合法、界面沉积法、乳液— 溶剂蒸发法等。其中乳液—溶剂蒸发法是应用最为普遍的一 种,对于含油性药物微球大都采用OPW乳化溶剂挥发P抽提 法。制备亲水性的多肽、蛋白质、疫苗微球通常采用相分离 法 和W1POPW2 复乳法溶剂挥发法。界面沉积法也可称
酯GA 的共聚物已商品化。
9
2.2.2
聚乳酸与聚乙二醇(PEG) 的嵌段共聚物
聚乙二
醇(PEG) 是最简单的低聚醚大分子,具有优良的生物相容性
和血液相容性、亲水性和柔软性。朱康杰等以辛酸亚锡作为
催化剂的条件下,通过开环聚合合成了PLA2PEG2PLA 的
三嵌段共聚物。这类嵌段共聚物具有亲水的PEG链段和疏水
8
2.2.1
丙交酯与乙交酯共聚
聚乙交酯(PGA) 是最简
单的线型脂肪族聚酯,早在1970 年,PGA 缝合线就已以 “Dexon”商品化,但PGA 亲水性好,降解太快,目前用单体 乳酸或交酯与羟基乙酸或乙交酯共聚得到无定型橡胶状韧性 材料,其中通过调节LLAPGA 的比例可控制材料的降解速 度,作为手术缝合线已得到临床应用,其中L2丙交酯与乙交
为自发乳化P溶剂扩散法,是制备均匀的纳米级微球的一种方
法。
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。
(优选)聚乳酸的降解机理.
2 PLA的体内降解
整个溶蚀过程是由不溶于水的固体变成水溶性 物质。
宏观上是材料整体结构破坏，体积变小，逐渐 变为碎片，最后完全溶解并被人体吸收或排出体外；
微观上是聚合物大分子链发生化学分解，如分 子量变小、分子链断开和侧链断裂等， 变为水溶性 的小分子而进入体液，被细胞吞噬并被转化和代谢。
3 PLA的体外降解
总之，人体可通过自身的各种代谢途径加以消 除，以确保内环境的稳定，以利于各项生命活动的 正常进行。
聚乳酸的降解机理
1 概述
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。
1 概述
3 PLA的体外降解
微生物在自然界中普遍存在，聚乳酸可以被多 种微生物降解。如镰刀酶念珠菌，青霉菌，腐殖菌 等。
不同细菌对不同构形的聚乳酸的降解情况是不 同的。研究结果表明，镰刀酶念珠菌、青霉菌都可 以完全吸收D,L 乳酸，部分还可以吸收可溶的聚乳 酸低聚物。
4 降解影响因素
4 降解影响因素
4 降解影响因素
聚乳酸（PLA）分子结构式如图，其中的酯键 易水解，能在体内或土壤中经微生物的作用降解生 成乳酸，代谢最终产物是水和二氧化碳，所以对人 体不会产生毒副作用，使用非常安全。因此聚乳酸 已经被应用于医学、药学等许多方面，如用作外科 手术缝合线、药物控制释放系统等等。
1 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) 。
5.3 用于脂肪酸、丙氨酸等物质的合成 在肝脏细胞中，乳酸经由丙酮酸、乙酰辅酶A
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。
聚乳酸的降解
聚乳酸的降解聚乳酸（Polylactic Acid，简称PLA）是一种生物可降解高分子物质，由乳酸聚合而成。
由于具备生物可降解性、生物相容性和良好的物理力学性能，聚乳酸已经成为当前研究的热点之一。
本文将详细介绍聚乳酸的降解机制与途径。
聚乳酸的降解可分为生物降解和环境降解两种方式。
生物降解是指通过微生物的作用，将聚乳酸降解为CO2和H2O等无害物质。
环境降解则是指在自然环境下，通过水解、热降解等方式将聚乳酸分解为低分子物质。
下面将详细介绍这两种降解方式。
首先是生物降解。
聚乳酸是一种天然来源的聚合物，在自然界中存在着多种微生物，如真菌、细菌、酵母等。
这些微生物通过分泌酶来降解聚乳酸。
研究表明，聚乳酸能够被一些深海和土壤微生物分解。
这些微生物分泌的酶能将聚乳酸分解成低分子物质，最终转化为CO2和H2O。
生物降解的速度受到多种因素的影响，如温度、湿度、酶的活性等。
一般来说，高温、高湿度和酶的活性较高的环境下，聚乳酸的降解速度更快。
其次是环境降解。
聚乳酸的环境降解主要有水解和热降解两种方式。
水解是指在湿润环境中，聚乳酸分子与水反应，断裂成低分子物质。
水解的速度受到湿度和温度的影响，湿度越高、温度越高，聚乳酸的水解速度越快。
热降解则是指在高温条件下，聚乳酸分子发生链解聚反应，最终分解为低分子物质。
此外，热降解还会导致聚乳酸分子的分子量降低，从而改变其物理力学性能。
聚乳酸的降解过程中产生的低分子物质对环境的影响较小。
CO2和H2O是生物降解的主要产物，它们在自然界中广泛存在，对环境无污染。
同时，低分子物质也能够被微生物、植物等进一步利用，实现循环利用。
这使得聚乳酸成为一种环保型材料，广泛应用于食品包装、医疗领域等。
总结起来，聚乳酸的降解通过生物降解和环境降解两种方式实现。
生物降解主要通过微生物分泌的酶将聚乳酸分解为CO2和H2O，而环境降解则通过水解和热降解将聚乳酸分解为低分子物质。
这些降解产物对环境无污染，并能够被进一步利用，具备循环利用的潜力。
聚乳酸的降解机理
4 降解影响因素
（5)酶 聚乳酸主链上含有酯键，可以被酯酶加速降解。 如根霉属菌酯肪酶、猪胰腺酯肪酶、猪肝脏的
梭基酯酶。
5 生物体吸收代谢的途径
乳酸（C３H６O３）的消除 乳酸大量存在时，会导致人体内环境稳态的丧
失，尤其是固有的酸碱平衡将被打破，轻则代谢紊 乱，重则危及生命，因此，人体内必须消除乳酸。
2 PLA体内降解
PLA的水解是个复杂的过程，主要包括4个现象： 吸水、酯键的断裂、可溶性齐聚物的扩散和碎片的 分解。
降解的主要方式：本体侵蚀。
2 PLA的体内降解
PLA材料浸入水性介质中或植人体内后，首先发生材料 吸水。水性介质渗入聚合物基质，导致聚合物分子链松弛， 酯键开始初步水解，分子量降低，逐渐降解为低聚物。
高，激活肝脏和骨骼肌细胞中的糖异生途径，将大 量的乳酸转变成葡萄糖，并且释放入血液，以补充 运动时血糖的消耗；
在糖异生过程中，要吸收大量的H+，因此通过 该过程可维护人体内环境的酸碱平衡，使机体内环 境重新恢复稳态。
5 生物体吸收代谢的途径
5.3 用于脂肪酸、丙氨酸等物质的合成 在肝脏细胞中，乳酸经由丙酮酸、乙酰辅酶A
总之，人体可通过自身的各种代谢途径加以消 除，以确保内环境的稳定，以利于各项生命活动的 正常进行。
谢谢大家～
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 。
2 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。
聚乳酸材料的整理
聚乳酸热降解动力学聚乳酸属于对热十分敏感的物质, 当温度超过200 °C时会出现明显的热降解。
热降解的速率取决于降解的时间、温度、低分子量物质的含量以及催化剂的浓度等。
由于聚乳酸的熔点为180 °C左右,因此其加工温度要超过185～ 190 °C。
而过高的温度下会引起热降解,导致聚乳酸分子量和性能的降低, 因此聚乳酸的加工温度范围较窄。
实验部分聚乳酸样品为自制, 其粘均分子量为20 万左右, 催化剂含量为0. 5%。
实验对该样品在纯化前先将聚乳酸样品溶解于氯仿中, 过滤除去其中的杂质, 再将滤液倒入甲醇溶液中以沉淀出聚合物, 得到的滤饼用甲醇洗涤, 然后置于真空干燥箱中于50 °C下干燥至恒重, 得到所需产品。
将纯化前后的聚乳酸样品用铝箔包裹后放入玻璃管中, 在抽真空的条件下将玻璃管封闭, 然后放进恒温干燥箱中, 分别在180、190、200、210 °C下进行热降解实验。
每隔一段时间(10～ 120 m in) 取样分析, 在37 °C下以四氢呋喃为溶剂用乌氏粘度计测定。
聚乳酸热降解过程中主要考虑分子内的酯交换反应及其逆反应结论(1) 初步建立了聚乳酸热降解模型, 该模型中考虑了分子内的酯交换反应及其逆反应, 但由拟合的结果发现, 逆反应的速率常数比正反应的要小得多, 因此在本实验条件下可以忽略逆反应。
(2) 温度、时间以及催化剂浓度等因素对聚乳酸热降解过程均有较大的影响。
热降解的温度越高,聚乳酸相对分子质量降低的速率越大; 同样, 降解时间越长其剩余相对分子质量越低。
但降解过程主要集中在前期(约0～ 30 m in) , 此阶段聚乳酸降解速度非常快, 而在后一阶段, 降解的幅度变慢, 相对分子质量的变化较小。
催化剂促进了热降解反应, 浓度越大降解越明显。
(3) 拟合得到了两种情况下聚乳酸热降解反应的活化能, 其中经过纯化处理后降解反应的活化能要高于未处理的, 这也表明催化剂降低了反应的活化能。
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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。