聚乳酸的降解研究
分子筛改性可降解材料聚乳酸的研究
学
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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。
医用级聚乳酸研究报告
医用级聚乳酸研究报告随着医疗技术的不断发展,医用材料的研究也越来越受到重视。
其中,聚乳酸作为一种生物可降解的高分子材料,逐渐被广泛应用于医疗领域。
本文将从聚乳酸材料的性质、制备方法、应用领域等方面进行探讨。
一、聚乳酸的性质聚乳酸是一种由乳酸分子重复连接而成的高分子材料。
乳酸分子是一种天然存在于人体内的有机酸,具有良好的生物相容性和生物可降解性。
聚乳酸的主要特点包括以下几个方面:1. 生物可降解性聚乳酸是一种生物可降解的高分子材料,可以在人体内被分解成二氧化碳和水,不会对环境造成污染。
2. 生物相容性聚乳酸具有良好的生物相容性,不会引起免疫反应和组织排斥反应。
3. 可塑性聚乳酸可以通过改变其分子结构和加工工艺来调节其可塑性,可以制备出不同形状和性能的材料。
4. 机械性能聚乳酸的机械性能与其分子结构、分子量和晶化度等因素有关,可以通过调节这些因素来改变其机械性能,以适应不同的应用需求。
二、聚乳酸的制备方法聚乳酸的制备方法主要包括两种:化学合成和生物合成。
1. 化学合成聚乳酸的化学合成方法主要是通过乳酸的缩合反应制备。
乳酸可以通过化学合成和生物发酵两种方法来获得。
化学合成方法包括乳酸的酯化反应、缩合聚合反应等。
2. 生物合成生物合成方法是通过利用微生物发酵生产聚乳酸。
目前广泛应用的微生物包括乳酸菌、放线菌等。
三、聚乳酸的应用领域聚乳酸具有生物可降解、生物相容性和可塑性等优良性质,因此在医疗领域有着广泛的应用。
1. 医疗器械聚乳酸可以制备出各种形状和性能的医疗器械,如缝合线、手术用具、植入物等。
这些器械在使用后可以被人体分解吸收,不会对人体造成损害。
2. 药物控释聚乳酸可以作为药物控释材料,可以将药物包裹在聚乳酸微球中,通过控制聚乳酸微球的降解速度来实现药物缓慢释放,从而达到长效治疗的效果。
3. 组织工程聚乳酸可以作为组织工程材料,可以制备出与人体组织相似的材料,如骨替代材料、软骨替代材料等。
这些材料可以用于治疗组织损伤、修复组织缺陷等。
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。
微生物降解聚乳酸生产乳酸的研究
( 辽宁石 油化工大学 环境 与生物工程学 院, 辽宁 抚顺 1 1 3 0 0 1 )
摘
要: 利用聚乳 酸降解 菌 门多萨假单胞 菌 D S 0 4 一 T降解 聚乳 酸生成乳酸单体 。结合单 因素 考察和正
交 试验 , 优选 出适于菌 株 D S 0 4 - T降解 聚乳酸生产 乳酸 的最适条件 : 将种子 培养液 按 6 %( V / V) 接种量 接种 于装有 1 0 0 m L P L A培养基( p H 8 . 0 ) 的2 5 0 m L三角瓶 中 , 3 7。 C , 1 6 0 r / m i n 振 荡培养 3 d 。此条件下 获取 的乳 酸产量为( 5 1 1 ±1 2 ) m m o l / L 。 关键 词 : 聚乳酸 ; 门多萨假单胞 菌; 降解 ; 乳酸
he t 6 %( v / v ) s e e d s w e r e i n o c u l a t e d i n 2 5 0 m L t r i a n g u l a r l f a s k w i t h 1 0 0 mL P I A c u l t u r e me d i u m( o H 8 . 0 、 a t 3 7 。 C f o r 3 d a y s
中图分 类号 : X1 7 2 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 1 — 7 1 1 9 ( 2 0 1 3 ) 0 5 — 0 1 7 3 — 0 4
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随着社会的发展,人们对环境的重视也不断加深,对环境和资源的污染也在日渐关注,为了拯救地球,人们不断开发新能源,对现有能源也在改善利用和更换,同时也有不少聚焦于可回收可再利用材料的研究,从而减少资源消耗,减少污染。
聚乳酸是一种吸收可降解的生物材料,能够通过生物代谢来有效地降解。
同时,聚乳酸也是半结晶材料,具有一定的物理性能,能够抗冲蚀,耐酸碱,密度低,透气性强,具有良好的复合性和加工性,在药物、食品、建筑建材等行业中具有重要应用。
在聚乳酸的制备中,有一种制备方法可以利用其特性制备出多孔微球,而这种制备方法可以被称为“聚乳酸制备微球的工艺研究”。
聚乳酸多孔微球的工艺研究主要包括它的主要原料,添加剂,反应条件,制备工艺,表征方法等几个方面。
在主要原料方面,主要采用聚乳酸以及稳定剂等原料,而添加剂则由化学反应形成,可以采用各种聚合剂来抑制副反应,控制产品的粒度,形状和特性。
在反应条件方面,聚乳酸多孔微球的制备有两种模式,一种是共聚模式,一种是分散模式。
共聚模式可以在室温下进行,而分散模式则需要热量来激活。
在制备工艺方面,有两种常用的方法,一种是自聚模式,搅拌均质后,待其反应反应达到稳定状态;另一种是外接聚合模式,采用固体溶液反应,既可以保证溶解度,又可以控制反应温度和反应时间。
表征方面,聚乳酸多孔微球的制备工艺包括扫描电子显微镜(SEM)表征,比表面积(BET)表征,拉伸强度(LT)表征,热介电表征以及热水分散表征等。
这些表征方法可以准确检测聚乳酸多孔微球的结构,以此探索其使用性能。
除了上述步骤外,在聚乳酸多孔微球的制备过程中,还有一些重要的因素也需要考虑,如选择合适的原料,加入合适的添加剂,进行正确的反应条件等,合理的选择它们有助于提高聚乳酸多孔微球的性能。
从上文可以看出,聚乳酸多孔微球的制备工艺不仅具有广泛的应用,而且能够大大提高材料的功能性能。
未来,聚乳酸多孔微球将在新能源、药物制剂、食品加工等领域发挥重要作用,为探索可回收可再利用材料、拯救地球起到应有的作用。
(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
生物降解高分子聚乳酸的合成和改性研究进展
生物降解高分子聚乳酸的合成和改性研究进展摘要:聚乳酸(polylactic acid ,PLA) 是一种具有良好生物相容性、可降解性和可吸收性的高分子材料。
本文较全面地介绍了聚乳酸的合成与改性方法, 并对聚乳酸的合成及改性的研究方向进行了展望。
关键字:聚乳酸;合成;改性聚乳酸具有优良的生物相容性、生物可降解性,最终的降解产物是二氧化碳和水,不会对环境造成污染。
这使之在以环境和发展为主题的今天越来越受到人们的重视,并对其在工农业领域、生物医药领域、食品包装领域的应用展开了广泛的研究。
聚乳酸的合成是以乳酸为原料,直接缩聚得到,由于反应产物水难以从体系中排除,所以产物分子量较低,很难满足实际要求。
若采用两步聚合法丙交酯开环聚合,虽可制备出高相对分子质量的聚乳酸,但其流程冗长,成本高。
聚乳酸合成的高成本及其疏水性、脆性等性能缺陷,限制了其应用范围,所以目前对聚乳酸的研究主要集中在改性上。
本文主要从聚乳酸合成和改性两方面综述国内外聚乳酸的最新研究进展。
1 聚乳酸合成方法目前聚乳酸的合成主要有两种方法,即丙交酯开环聚合法和直接缩聚法[1-4]。
1.1 直接缩聚法乳酸同时具有—OH 和—COOH,是可直接缩聚的。
聚乳酸的直接缩合制备聚乳酸方法简单, 利用乳酸的活性, 在加热条件下, 乳酸分子间发生脱水缩合,可以直接合成分子量较高的聚乳酸。
但是, 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。
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。
Hiltunen[5]等研究了不同催化剂对乳酸直接聚合的影响。
日本Ajioka 等开发了连续共沸除水直接聚合乳酸的工艺。
国内赵耀明[6]以联苯醚为溶剂,通过溶液直接聚合制得粘均分子量为 4 万的聚合物。
现已可由直接聚合方法制得具有实用价值的PLA 聚合物,并且此聚合方法工艺简单,化学原料及试剂用量少,但直接聚合的PLA 分子量仍偏低,需进一步提高,才能使其具有更加广泛的用途。
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。
抗菌聚乳酸复合膜材料的降解机理及调控研究
抗菌聚乳酸复合膜材料的降解机理及调控研究抗菌聚乳酸复合膜材料是一种新型的生物降解材料,具有优良的生物相容性和抗菌性能,广泛应用于医疗、食品包装等领域。
本文主要研究了抗菌聚乳酸复合膜材料的降解机理及其调控方法,旨在为该材料的应用提供理论基础和实践指导。
下面是本店铺为大家精心编写的3篇《抗菌聚乳酸复合膜材料的降解机理及调控研究》,供大家借鉴与参考,希望对大家有所帮助。
《抗菌聚乳酸复合膜材料的降解机理及调控研究》篇1一、引言抗菌聚乳酸复合膜材料是一种新型的生物降解材料,具有优良的生物相容性和抗菌性能,广泛应用于医疗、食品包装等领域。
然而,该材料在实际应用中存在降解速度过快和抗菌性能不稳定等问题,因此研究其降解机理及调控方法具有重要意义。
二、抗菌聚乳酸复合膜材料的降解机理抗菌聚乳酸复合膜材料的降解机理主要包括两个方面:生物降解和化学降解。
生物降解是指材料在生物酶的作用下分解为小分子物质的过程,化学降解则是指材料在化学反应的作用下分解为小分子物质的过程。
在生物降解过程中,抗菌聚乳酸复合膜材料首先被微生物附着,微生物分泌的酶分解材料表面的聚合物,形成小分子物质,然后被微生物吸收利用。
在化学降解过程中,抗菌聚乳酸复合膜材料在受到光、热、潮湿等环境因素的影响下,会发生氧化、水解等反应,从而导致材料的降解。
三、抗菌聚乳酸复合膜材料的降解调控研究1. 抗菌聚乳酸复合膜材料的生物降解调控研究生物降解调控主要是通过改变材料的表面结构和组成来实现。
研究发现,抗菌聚乳酸复合膜材料的降解速度与材料的结晶度、分子量、添加剂等有关。
因此,可以通过调控材料的结晶度、分子量、添加剂等参数来调节材料的生物降解速度。
2. 抗菌聚乳酸复合膜材料的化学降解调控研究化学降解调控主要是通过改变材料的储存环境和使用条件来实现。
研究发现,抗菌聚乳酸复合膜材料在受到光、热、潮湿等环境因素的影响下,会发生氧化、水解等反应,从而导致材料的降解。
因此,可以通过调控材料的储存环境和使用条件来减少材料受到环境因素的影响,从而延长材料的使用寿命。
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。
聚乳酸降解条件(一)
聚乳酸降解条件(一)聚乳酸降解条件1. 引言聚乳酸(PLA)是一种重要的生物可降解高分子材料,具有良好的生物相容性和可降解性能。
为了实现PLA的高效降解,必须了解和控制聚乳酸的降解条件。
2. pH值•降解条件之一是聚乳酸溶液的pH值。
较低的pH值通常会加速PLA的降解速度,而较高的pH值则会减缓降解速度。
•适宜的pH范围可以根据具体需求进行调整。
例如,用于医学领域的PLA材料往往需要在生理条件下逐渐降解,因此pH值应接近中性。
3. 温度•温度是影响PLA降解速度的另一个重要因素。
通常情况下,提高温度可以加速PLA的降解。
•降解温度的选择应根据具体应用需求和材料特性。
高温下降解速度更快,但也可能导致材料的物理性能下降。
4. 湿度•湿度对PLA的降解速度也有显著影响。
湿度较高时,PLA更容易吸收水分,从而加速降解。
•不同环境湿度下的降解速率可以通过实验测定来确定。
根据具体应用场景,选择合适的湿度条件有助于控制PLA的降解速度。
5. 光照•光照也是影响PLA降解的因素之一。
紫外光和可见光都可以促进PLA的降解。
•长时间的暴露在阳光下会显著加快PLA降解速度。
因此,在储存和使用PLA材料时,避免暴露在阳光下是必要的。
6. 添加剂•添加剂的引入可以改变PLA的降解特性。
例如,添加金属离子、微生物、酶等可以加速PLA的降解。
•研究不同添加剂对PLA降解的影响,有助于开发出更具应用前景的PLA材料。
7. 总结了解和控制聚乳酸的降解条件对实现预期的降解性能至关重要。
通过调整pH值、温度、湿度,避免光照暴露,并引入适当的添加剂,可以控制PLA的降解速度,以满足不同的应用需求。
在实际应用中,我们应根据具体情况综合考虑各个因素,并进行实验验证,以获得最佳的聚乳酸降解条件。
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。
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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 。