聚乳酸综合

聚乳酸（PLA）是一种以可再生的植物资源为原料经过化学合成制备的生物降解高分子。由于不少厂家采用玉米作为生产原料，不少人把PLA称为玉米塑料。PLA是一种热塑性脂肪族聚酯，玻璃化转变温度和熔点分别是59°C和175°C左右，
PLA是以天然生物为原料的高分子，摆脱了对石油资源的依赖；具有良好的可堆肥性、生物降解性。用以生产PLA的生物原料在生产过程中通过光合作用吸收二氧化碳，从而使地球上的碳循环保持平衡。因此，PLA的开发应用能够节省石油资源，抑制由于二氧化碳净排放量增加而导致的温室效应的加剧，能够满足人类可持续发展的要求。
聚乳酸应用在纺织、成衣行业有一定的优势。
聚乳酸纤维的物理性能介于涤纶（ PET 纤维）和锦纶之间，但它熔点低，模量较好，具有很好的手感，其染色性、吸湿性、抗邹性都优于涤纶。因此也是制作服装的理性原料。另外出口欧美的服装和鞋的环保要求也日渐增大。要求纽扣、拉链、港宝片等塑料部件部分要求使用可降解塑料，以迎合政府对环保的要求。

在医药领域也广泛应用PLA材料
生物医药行业是聚乳酸最早开展应用的领域。聚乳酸对人体有高度安全性并可被组织吸收，加之其优良的物理机械性能，还可应用在生物医药领域，如一次性输液工具、免拆型手术缝合线、药物缓解包装剂、人造骨折内固定材料、组织修复材料、人造皮肤等。高分子量的聚乳酸有非常高的力学性能，在欧美等国已被用来替代不锈钢，作为新型的骨科内固定材料如骨钉、骨板而被大量使用，其可被人体吸收代谢的特性使病人免收了二次开刀之苦。其技术附加值高，是医疗行业发展前景的高分子材料。
因此可用于农业，园艺，土木建筑等领域。
3. 聚乳酸纤维的制备技术
聚乳酸的纺丝成型加工一直是人们研究和开发

热熔胶、电子胶、水胶等都用的非常广泛
日本东洋纺织公司开发了一种能够完全生物降解的以高D-异构体含量的无定形聚乳酸为主要成份的脂肪族聚酯共聚物，这种PLA不仅在普通溶剂中具有较高溶解性，其用作涂料、油墨及胶粘剂的黏结树脂，还可以形成乳液，制备水溶性生涂料、油墨及胶黏剂。
日本第一工业制药公司开发了可完全生物降解的弱酸性的PLA乳液Plasemer L110,以及专用的PLA增塑剂乳液Plasemer PCZ,用作PLA纤维、薄膜等制品成型时的涂层材料或者黏结剂。

在电子行业已经广泛应用
为了节省石油资源同时减少地球温室效应，进一步拓展由可再生的生物资源制造而来的聚乳酸的应用领域，日本许多公司对PLA在电子电器领域的应用进行了深入研究并取得了

卓越的成效。

（一）、日本NEC公司笔记本电脑部件材料
日本NEC公司开发了以高性能的PLA/KENAF复合材料，它是经过改性后的PLA，其改善PLA的耐冲性、耐热性、刚性和阻燃性。应用于2004年9月出售的“LaVie T”型手提电脑部件，2005年进一步推广应用于“LaVie TW，VersaPro”型电脑部件。
（二）、日本富士通公司的笔记本电脑机壳材料
2002年日本富士同公司在上市的“FMV-BIBLO NB”系列笔记本电脑的红外线接收部分采用了质量0.2的纯聚乳酸配件。在2005年富士通春季款笔记本电脑“FMV-BIBLO NB80K”的机壳中，全部采用由日本富士通公司、日本富士通研究所和日本东丽公司3家公司共同开发的PLA/PC合金，机壳重约600G，PLA含量在50%左右。与采用石油类树脂相比，仅机壳一项就能节约1L左右的使用用量。整个产品的生命周期中二氧化碳的排放量方面，对回收的树脂进行热循环处理时，可比现有树脂减少约15%。富士通最新款式笔记本电脑其外壳整体的93%几乎都采用了PLA树脂。
（三）、手机部件及机壳材料
NTT DoCoMo和索尼爱立信移动通讯公司于2005年4月试制了在机壳中采用PLA的手机。该样机子啊140G的自量中有22GPLA树脂。2005年5月，NTT DoCoMo在市场售的“premini-IIS”手机中的1个按钮采用PLA树脂。2006年富士通、富士通研究所和东丽联合开发成功了耐冲击性相当于PLA1.5倍的PLA/PC合金，并用于手机外壳等部件。
（四）、日本索尼公司DVD影碟机壳材料
日本SONY公司2002年上市的“MVP-NS999ES”型DVD影碟机前面板采用了PLA材料，该公司与三菱树脂进一步研制出了无机物阻燃PLA材料，其中PLA含量为60%左右。该材料在2004年秋上市的“DVP-NS955V”型及“DVP-NS975V”型DVD影碟机前面板采用。通过改性后的PLA的强度与ABS树脂相当。同时通过改变调配添加物和加工条件，可以使用一般的射出成型机，成型效率与普通塑料一样。
（五）、光盘盘片
2003年9月三洋Mavic Mcdia和三井化学公司联合开发采用PLA为底板材料制造的面向音乐CD、VCD和CD-ROM盘片“MildDisc”。其称1个玉米棒难生产10张CD盘片。该公司开发出了高速而精密地转印CD模型技术，通过严格模具温度调节和对离子剂的改进，生产了固化速度慢的聚乳酸CD盘片。通过使用生物降解树脂能够解决现有CD盘片废弃时对环境造成的污染。PLA在燃烧时所消耗的能量比PC燃烧时所消耗的能量要少，从而减少二氧化碳的排量。若采用填埋方式，PLA在2-5年就能快速地生物降解，而PC则半永久地残留在土壤中。
（六）、富士通公司的LSI包装带
2005年2月，富士通和富士通研究所联合开发了以PLA为原材料、面向手机的LS包装带。该产品的生

命周期评测表明，在周期中全体CO2的排放量减少11%，制造过程中能量消耗少18%。经过提高PLA强度和抗静电及尺寸稳定性改良后，其撕裂强度和压缩强度时PC制备材料的两倍以上，拉伸强度大约是1.5倍，耐折强度接近2倍，抗冲击强度和剥离强度也达到了制品所需要性能的要求。

一次用品的量非常大，给环境带来的塑料污染也非常大。但人们习惯了的生活习性很难改变，在不改变人们生活习惯的同时，又要环保是各国政府非常重视的问题。
聚乳酸对人体绝对无害的特性使得聚乳酸在一次性餐具、食品包装材料等一次性用品领域具有独特的优势。其能够完全生物降解也符合世界各国，特别是欧盟、美国及日本对于环保的高要求。但，采用聚乳酸原料所加工的一次性餐具存在着不耐温、耐油等缺陷。这样就造成其的功能作用大打折扣，以及在运输途中餐具变形、材质变脆，造成大量次品。不过，经过技术发展，目前市场有经过PLA改性后的材料，可以有效克服原粒的缺点，有的甚至耐热温度高达120度以上，可以用作微波炉用具材料。


PLA不仅在一次用品、片材上的广泛应用，同时日本把PLA也应用在汽车领域。
日本东丽公司结合PLA树脂改性技术、纤维制造技术和染色加工技术，开发了以高性能PLA纤维为主要成份的车用脚垫和备用轮胎箱盖。备用轮胎箱盖已经在丰田汽车公司2003年推出的全面改进小型车“Raum”上使用。在继脚垫和备用轮胎箱盖开发以后，东丽公司有开发了适用于车门、轮圈、车座、天棚材料的其他汽车部件的PLA产品。

聚乳酸纤维的制备
聚乳酸在所有生物可降解聚合物中熔点最高，结晶度大，热稳定性好，加工温度在170~230℃之间，有良好的抗溶剂性，因此能用多种方式进行加工，如挤压、纺丝、双轴拉伸、注射吹塑。 聚乳酸及其共聚物的纺丝可采用溶液纺丝和熔融纺丝工艺，主要采用干纺-热拉伸工艺，而干纺纤维的机械性能要优于熔纺纤维。研究表明，聚乳酸的分子量及其分布、纺丝溶液的组成及浓度、拉伸温度、聚乳酸的结晶度和纤维直径，都影响最终纤维的性能。 聚乳酸是热塑性聚合物，可采用熔融纺丝。熔纺同溶液纺相比具有经济上的优势，因此对其研究非常活跃。PLLA对温度非常灵敏，在升温过程中特性粘度有较大幅度的下降，而且温度越高，△η越大。因此成纤聚合体中的金属、单体、水等的含量必须严格控制，尤其是残留金属及水分子在纺丝前必须严格去除，否则在纺丝过程中会引起分子量的急剧下降和腐蚀加工机械，制得的纤维性能降低。 在熔融纺丝前，把聚乳酸未端的-OH基

用醋酸酐和吡啶进行乙酰化，结果发现其热稳定性有所提高，为纺丝温度低于200℃，聚乳酸基本不发生热降解。采用二步法，即第一步熔融挤压，第二步热拉伸，可制得断裂强度高于7.2 cN/dtex的聚乳酸纤维。 聚乳酸在所有生物可降解聚合物中熔点最高，结晶度大，热稳定性好，加工温度在170~230℃之间，有良好的抗溶剂性，因此能用多种方式进行加工，如挤压、纺丝、双轴拉伸、注射吹塑。


聚乳酸纤维

聚乳酸纤维是一种天然材料聚合体，具有其它纤维没有的绿色性和优异的纤维性能，有望成为纺织工业新的经济增长点，并在医疗等领域大显身手。
现有合成纤维的资源基础－石油－总有枯竭的时候，而天然高分子在自然界的生物合成总量现在高达每年107~184×1012吨，利用率也很低。因此，如何充分利用这些资源将是今后纤维业的主要研发任务之一。
另一方面，现今人们对服装除了要求美观大方外，也越来越追求舒适性和功能性，还要考虑其环保性。而纤维素、淀粉和植物蛋白等植物资源，由于可以生物降解和循环再生，也是纺织产品发展的一大趋势。
近年来，以植物资源为原料的新型纤维的研究和开发受到了世界各国的高度重视，它们不但原料来源丰富、拥有可再生及可生物降解的特点，而且比合成纤维具有穿着舒适性和对人体皮肤的亲和性。在这类纤维中，上世纪90年代末实现工业化的聚乳酸纤维无疑是最具发展潜力的一种。

聚乳酸纤维的“绿色性”
发展“绿色工业”是实现可持续发展战略的基本出路，因此，是否符合“绿色化”要求是衡量一种新型纤维的

各种纤维的能源消耗量对比

聚乳酸由乳酸合成，乳酸的原料为所有碳水化合物富集的物质，例如粮食（玉米、甜菜、土豆、山芋等）以及有机废弃物（玉米芯或其他农作物的根、茎、叶、皮；城巿有机废物；工业下脚料等），可以不断再生，这有利于摆脱石油化纤的原料短缺威胁。将有机废弃物转化为乳酸，对于环境和资源保护也具有深远的意义。
聚乳酸所用的原料均无毒性，其中L-乳酸是一种有高生化活性及安全性的重要有机酸，被广泛应用于食品、化工、皮革、染料、化妆品、工业电子、农药、医药等领域。工艺中，发酵污水的处理不存在难题，聚合物合成过程无环境污染。虽然聚乳酸的纺丝可采用溶液纺丝和熔融纺丝来实现，但目前聚乳酸纤维的商业化生产均采取熔融纺丝工艺，如高速纺丝一步法或纺丝－拉伸二步法等，不使用有毒溶剂，简洁、清洁。
与天然纤维棉相比，聚乳酸纤维亩产量大，例如，棉

花的亩产量只有63Kg，而玉米的亩产量达325Kg，因此，同样1亩土地可以生产比棉纤维更多的聚乳酸纤维。除外，生产1吨棉纤维需要29000吨水，而生产1吨聚乳酸纤维的所需的水不到100吨。
同时，聚乳酸的熔点比丙纶还低，生产聚乳酸纤维消耗的能源量少于三大合成纤维，也低于PTT和Lyocell纤维，产品的综合能耗是目前大类化学纤维生产中最低的。

聚乳酸纤维市场状况

最早研究聚乳酸纤维的是日本钟纺（Kinebo）。
溶液纺丝采用的二氯甲烷、三氯甲烷或甲苯等溶剂有毒，而且溶剂回收困难，纺丝环境恶劣，工艺较为复杂，最终产品成本更高，从而其应用受到限制，到目前为止尚未见商业化生产报道。另一方面，熔融纺丝法生产聚乳酸纤维的工艺和设备正在不断地改进和完善，已成为乳酸纺丝成形加工的主流，各种用于生产涤纶的现行熔融纺丝工艺（高速纺丝一步法，纺丝-拉伸二步法）都可采用。
目前钟纺聚乳酸纤维年产量已达到700吨。尤尼吉卡（Unitika）使用美国CDP公司的聚乳酸通过熔融纺丝技术，成功地纺制了聚乳酸纤维、薄膜和纺粘非织造布Terramac，目前年产量已达1.6万吨（薄膜1万吨，纤维5000吨，纺粘非织造布1000吨）；纤维品种包括单丝、复丝和短纤维（常规型和皮芯复合型），纺粘非织造布包括常规型、皮芯复合型和模压型。
美国CDP积极联合日本与欧洲公司共同开展纺丝及下游产品加工与巿场开拓工作，取得不少成果，并于2003年1月发布了聚乳酸的品牌名称Ingeo。
日本伊藤忠（Itochu）、中国台湾远纺、美国Unify以及东丽（Toray），也都参与了和CDP的共同开发。此外，法国Fiherweb等也已研制出聚乳酸纤维及制品。香港福田以“粟米纤维”的名义开发了100%聚乳酸纤维布料和聚乳酸纤维与棉、弹性纤维以及涤纶等混纺、交织而得各种新型面料，具备一般人造纤维排汗、防臭和吸水以及易燃性低于涤纶等特性，制作儿童睡衣等产品。
专家预言，通过21世纪初期全球PLA聚合物和纤维的生产规模的扩大，随着乳酸原料生产成本的降低，其价格会向接近涤纶发展，且用途迅速扩展，经济效益将逐步显现。
中国研制聚乳酸纤维的有东华大学、华南理工大学等，上海华源、仪征化纤等企业已与美国CDP公司洽谈合作，并且开展了试纺工作。
东华大学2002年承担了“聚乳酸的合成方法及纤维制备工艺”设计，并建成了一条包括熔体制备、纺丝和热拉伸的试验线，进行了采用二步法（第一步熔融挤出，第二步热拉伸）生产聚乳酸的试验，并确定了各工序的最佳工艺参数，形成了聚乳酸纤维连续生产（包

括原料准备、熔体制备和成形工艺等）的关键技术。经中国化纤工业协会化纤产品检测中心测定，制备的拉伸纤维断裂强度达4.0cN/dtex，拉伸模量达62.3cN/dtex，断裂伸长为31%；经国家教育部东华大学纺织检测中心测定，热定型纤维断裂强度达3.79cN/dtex，拉伸模量达51.3cN/dtex，断裂伸长为23.5%；达到了国际先进水平。该项目2003年7月通过了中国石化集团公司的技术鉴定。






对于聚乳酸纤维/棉和涤纶/棉混纺面料的对比测试结果。

聚乳酸纤维的性能和用途

除了良好的生物可降解性外，聚乳酸纤维具有其他突出的优点。

物理机械性能和加工性能
聚乳酸纤维的物理性质介于涤纶和锦纶之间，强度、伸长等也与涤纶和锦纶相似，但熔点最低，模量较低，具有很好的手感。聚乳酸纤维的弹性回复率高，玻璃化温度适宜，说明其定型和保型性能好。聚乳酸纤维制成的服装吸湿性优于涤纶，悬垂性和抗皱性好，比涤纶服装更华丽美观，是制造内衣、外装、制服、时装的理想材料。






聚乳酸纤维与常用纤维的性能比较（*腈纶在熔融时分解）。
聚乳酸纤维的加工适应性也很好，可以适应机织、针织、簇绒和非织造等现有绝大多数加工设备。在双组分复合纤维制造中，PLA因其可以通过改性而调节和控制熔点、热粘合性以及热收缩性，通过控制双组分纤维的皮层熔点和结晶温度来生产海岛型复合纤维、生产高膨松性或低膨松性非织造布。此外，聚乳酸纤维的化学惰性较好，对许多溶剂包括干洗剂表现稳定，由此可以采用溶剂或非溶剂加工工艺。

染色性
聚乳酸纤维的染色以分散染料为好，能染浅、中或深的色泽，由于其折射率低，能染成深色。其染品的耐洗牢度和染料移染率良好，色牢度高于3级；耐紫外线，在氙弧光下不褪色，洗涤后基本上不变色。

舒适性
据模拟人体干燥和出汗皮肤状态下的对比测试表明，聚乳酸/棉混纺织物与同规格的涤纶/棉混纺织物对比有更大的舒适感。特别是其生物相容性好，不刺激皮肤，因此穿着时的舒适感特别好。

耐气候性
聚乳酸纤维聚乳酸纤维在室外暴露5300小时后，抗张强度可保留95%(涤纶60%)；500小时后，抗张强度可保留55%左右，优于涤纶，因此可用于农业、园艺、土木建筑等领域。






三种纤维的燃烧性能对比。

阻燃性
聚乳酸纤维的限氧指数是常用纤维中最高的，接近于国家标准对阻燃纤维限氧指数的要求(28~30)；燃烧时发热量低，只有轻微的烟雾释出，易自熄，火灾危险性小。

安全性
聚乳酸纤维植入体内后无毒副作用，而且有一

定的耐菌性和耐紫外性能，因此安全性好，不但可用作可吸收的手术缝合线和组织工程材料，而且很适合用于室外应用领域和室内装饰织物。






聚乳酸纤维的应用。
目前，聚乳酸纤维已制成复丝、单丝、短纤维、假捻变形丝、针织物和非织造布等，主要用于服装和产业领域。以聚乳酸纤维制得的布料具有真丝的光泽，优良的手感、亮度、吸水性、形状保持性及抗皱性，因此是较理想的面料，适合做服装尤其是妇女服装。
1998年，钟纺公司推出了聚乳酸纤维Lactron与棉、羊毛或其他天然纤维混纺制成的新型纺织品“Kanebo Corn Fiber”，1999年又正式展出由Lactron纤维制成的纺织品。2000年，尤尼契卡在亚洲产业用纺织品展览会上展出的产品有聚乳酸纤维与Lyocell纤维交织的毛巾、袜、裤子、T恤衫、衬衣、裙子等。






聚乳酸共聚物可吸收缝合线。
钟纺、尤尼契卡等还已将聚乳酸纤维的用途扩大到产业领域，主要是在土木工程中做网、垫子、沙袋和制土壤流失材料等；在农业、林业中做播种织物、薄膜、防虫防兽害盖布、防草袋和养护薄膜等，在渔业中做鱼网、鱼线等；在家用器具中作垃圾网、手巾、滤器、擦布等，在户外器具中做蓬布、覆盖布和帐篷等。
利用聚乳酸纤维在人体内可降解的特性，它在卫生医疗领域早已得到应用，主要做吸收缝合线、医用绷带、一次性手术衣、尿布等。


聚乳酸（玉米）纤维Ingeo

早在80年代就有设想：将来玉米将不再仅作为粮食而存在。今天，这种设想终于成为现实。美国卡吉尔·道（Cargill-Dow）公司向世人推出了一种新型的环保型纤维--由玉米制成的聚乳酸纤维Ingeo。
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，不会散发毒气，不会造成污染。是一种可持续发展的生态纤维。（见图1 聚乳酸的自然循环系统

聚乳酸纤维具有很多优异的性能，如比PET亲水性好；悬垂性、舒适性和手感好；回弹性好；较好的卷曲性和卷曲持久性；收缩率可以控制；强度高达6.23cN／dtex;；UV(抗紫外)稳定性好；比PET密度小；可以用分散性染料染色；成型加工性好；热粘结温度可以控制；结晶熔融温度可以在120-170℃范围内变化；可燃性低、发烟量小。这些特性刺激了聚乳酸纤维在纤维和非织造布领域的应用，并且聚乳酸纤维可以制成圆截面的单丝或复丝、三叶形截面的BCF(可用于织造地毯和毛毡)、卷曲或非卷曲的短纤维、双组份纤维、纺粘非织造布和熔喷非织造布等，这使聚乳

酸纤维在服装市场、家用及装饰市场、非织造布市场、双组份纤维领域、卫生及医用等领域有潜在的应用前景。
目前， PLA纤维已与棉、羊毛混纺，或将其长纤维与棉、羊毛或粘胶等生物分解性纤维混用，纺制成衣料用织物，生产具有丝感外观的T恤、茄克衫、长袜及礼服。这些产品具有以下特点：有优良的形态稳定性，如与棉混纺，几乎与涤棉具有同等的性能，处理方便；光泽较涤纶更优良，且有蓬松的手感；与涤纶同样富有疏水性，对皮肤不发粘；如与棉混纺做内衣，有助于水份的转移，不仅接触皮肤时有干燥感，且可赋予优良的形态稳定性和抗性；经测试，由聚乳酸纤维Ingeo制成的面料对人体皮肤无任何刺激性。
下面就聚乳酸纤维Ingeo作较为全面的介绍。
1 Ingeo发展简介
● PLA最早于1932年由Dupont发现，接着致力于发展手术用缝线
●日本Mitsui及Shimadzu 致力于PLA树脂之商业化，但其产能皆低于500T/Y，仅供应日本市场
●1992年Cargill与Dow Chemical 合作成立Cargill Dow
●公司致力生产PLA原料,2000年于Blair,Nebraska 完成Pilot Plant 产能为6,000T/Y
●2002年1月CD完成产能为14万吨之PLA厂
●2003年将该公司生产的聚乳酸纤维命名为[INGEO]
聚乳酸的应用

3.1 在生物医学上的应用

目前可用的医用高分子材料有聚四氟乙烯、硅油、硅橡胶等数十种,但是从生物医学的角度上来看,这些材料还不算理想,在使用过程中多少有些副作用,而聚乳酸是应运而生的一种新型医用高分子材料。脂肪族聚酯用于组织固定(如骨螺丝钉,固定板和栓) 、药物传送体系(如扩散控制) 、伤口包扎(如人造皮肤) 以及伤口闭合(如应用缝合线、外科用品) 。由聚乳酸和DL2乳酸与乙醇酸的共聚物制成的骨头螺丝钉、骨头固定板和生物器官钉已被应用,并可能在不远的将来替代金属移植物。这些生物可再吸收产物比金属移植物具几点优势: (1) 无应力屏蔽作用; (2) 无须在手术后移除; (3) 无金属腐蚀产物 。

3.1.1 药物控制释放体系　可生物降解聚合物微球是继脂质体、乳剂、天然高分子微囊后的另一种新型药物载体 。通过调节乳酸和其它单体的共聚,形成性能不同的PLA 类共聚物如乳酸2羟基乙酸共聚物(PLGA) 、乳酸2乙二醇共聚物(PELA) 等。聚乳酸(PLA) 及其共聚物作为生物可降解高分子材料由于其优良的生物可降解性、生物相容性被用作一些体内稳定性差、易变性、易被消化酶降解、不易吸收以及毒副作用大的药物控释制剂的可溶蚀材料,有效地拓宽了给药途径,减少给药次数和给药量,提高药物的生物利用度,最大程度地减少药物对

全身特别肝、肾的毒副作用,因此被广泛应用于药物缓释技术。用聚乳酸及其共聚物制得的载药微球,在药物的缓释、靶向释放及增长药效等方面,都有很好的效果。武汉利元亨药物技术有限公司易以木等研制了熊果酸聚乳酸纳米粒冻干粉针剂,该药物具有肝靶向作用,能抑制和杀灭肝癌细胞,降低p53、bcl22 和Toppo Ⅱ的表达。

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。Fishbein 等用这种方法制备了载有酪氨酸磷酸化抑制剂的PLA 纳米粒子 ;具有生物活性的蛋白类药物也可用这种方法包埋在聚合物纳米粒子中,Kamashima 等用PLGA 作为胰岛素的载体材料,用自发乳化P溶剂扩散法制成纳米粒子,通过肺部给药。动物试验证明,与直接用胰岛素水溶液给药相比,聚合物纳米粒子给药具有明显的降血糖效果,且持续时间长。这种方法具有重复性好、药物包裹量大、粒子均匀的优点 。

Kumar 等用PVA2壳聚糖共混物稳定的具有特定尺寸和形状的PLGA 微球,通过乳液2溶剂蒸发技术形成用于DNA 传输的PLGA 微球,用原子力显微镜AFM、PCS 和FTIR 来表征微粒。用Zeta 电位和凝胶电泳研究了微粒的表面性能以及它们浓缩DNA 的能力。结果表明可以形成尺寸均一的球形微粒,可以有效地载上DNA 。这是目前制备水溶性多肽、蛋白质药物微球最常用的方法,有载药量高、蛋白质稳定性好、微球呈多孔表面、药物易于释放等优点。

多肽蛋白类药物具有良好的水溶性,如采用OPW法,会造成药物从油相转移到水相,得到的微球药物包埋率很低;而采用OPO 法往往会导致药物的变性失活。W1POPW2 复乳溶剂蒸发法可解决这一难题,因而被广泛应用于这类药物微球的制备。李孝红等就采用W1POPW2 法制备了血清白蛋PELA 微球,该微球球形规整,粒径集中在015～510μm ,突释现象不明显,释放速率较为恒定 。Meng 等采用此法,以血色素为模拟蛋白质,把PLA2PEG嵌段共聚物用作载药微球的载体材料,制得了PELA 微球 。

Perez 等用优化的WPOPW乳液溶剂蒸发技术和一种新的WPO 乳液P溶剂扩散技术,制备了包载以自由形式存在或者是用聚乙烯醇PVA 或聚乙烯吡咯烷酮(PVP) 装成胶囊的DNA 的聚乳酸2聚乙烯醇(PLA2PEG) 微粒,结果显示,质粒D

NA 可以有效包封,另外,取决于加工条件,这些微粒释放速率可快可慢 。上海大学尹静波等采用WPOPW的双乳液溶剂挥发法制备了含有纳米二氧化硅的52FuPPLA 及52FuPPLA2PEG微球,利用纳米二氧化硅的纳米吸附作用及其表面基团对52Fu 的作用,使载药量最高可达39.9 % ,有效减少氟尿嘧啶的毒副作用并提高药物利用率。

为尽量减少制备过程中有机溶剂对蛋白质的破坏,鉴于蛋白质在固体状态下比在水溶液中稳定,许多利用非水溶液蛋白质进行包埋的微球制备技术应运而生,如喷雾干燥 、超临界流体技术 、冷喷雾干燥技术等。

3.1.2

　骨科固定和组织修复材料　组织工程是通过将体外培养的高浓度组织细胞种植在生物支架内,形成一个生物活性的种植体,当植入病变部位,生物材料被降解吸收时,新的组织或器官就形成,达到修复或重建缺损的组织或器官。其核心就是构建种植细胞和生物材料的三维复合材料 。其中骨折内固定材料要求植入聚合物在创伤愈合过程中缓慢降解,如骨夹板、骨螺钉;组织修复材料要求聚合物在相当时间内缓慢降解,在初期或一定时间内在材料上培养组织细胞,使其生长成组织、器官,如软骨、肝、血管、神经和皮肤。聚乳酸用作骨科固定材料其初始强度和承载能力已经可以与金属螺钉媲美。

众所周知,传统的骨折内固定材料一般由不锈钢、钛及其合金制成,但其主要存在以下三方面的缺陷 。早在1971 年Kulkarm 等首先开始进行PLA 作为骨折内固定材料的研究工作,他们制得的棒状材料初始强度高达42～51Mpa ,并将2mm 厚的PLA 片用于猴踝骨试验 。Getter 等将PLA 制成骨板和骨钉应用于狗骨折固定,试验结果表明采用常规的注模法、压模法制造的骨折内固定材料机械强度不能满足临床要求 。进入上世纪90 年代, Bostman 和Claes 等 用PLLA 作骨折内固定材料进行临床试验获得满意结果,但在后期由于缓慢降解出现“迟发性异物反应”导致无菌性炎症并发症,于是生物相容性更好的PDLLA 再次引起人们的兴趣, Rohman 等制成了以聚DL2丙交酯P聚甲基丙烯酸甲酯为基材半互穿网络,可作为可调孔径大小的多孔网络的先驱体 。

目前,PLA 材料作为骨科内固定材料的不足之处有以下几方面: (1) 不具有骨传导性,修复骨缺损的速度很慢,对于较大的骨质缺损,难以达到完全骨修复; (2) 材料机械强度还不足以能作为承力部位的骨折内固定材料; (3) 其早期生物降解速度较快,以至于无法保证满足在新的骨组织生长出来之前力学性能要求,中期的降解速度又太慢,使得在新的骨组织生长出来之后仍有残余物留在体内导致并发症; (4) 日

本学者1995 年曾报道PLA 具有致癌作用,且其实验发生率高达44 % ,但也有学者质疑其实验设计,故此问题有待于长期观察。

组织工程这一方法目前已在皮肤细胞、胚胎干细胞、软骨、血管修复、神经修复、视网膜色素上皮(RPE)细胞和骨等方面作过尝试。用PLLA 制成底层多孔、顶层致密的双层膜作皮肤替代品基材, 底层供粘附皮肤及伤口, 顶层作细胞培养, 可用于三级烧伤及大规模皮肤缺损的治疗, 在移植部位及整个动物无过敏反应。由于胚胎干细胞的多功能性和增殖能力使得它们有望成为用于组织工程和再生的细胞源,Kimberley 等研究结果发现PLGA 微球作为生物活性因素的传输体系和多功能性细胞的支架。值得注意的是,其研究也证明PLGA微球有望用于多功能性细胞的移植基体,用于组织工程和再生 。武汉理工大学阎玉华等研制了复合型聚乳酸缓释人工神经导管材料,是生物可吸收的聚乳酸与纳米羟基磷灰石粉和诱导神经生长的神经生长因子(NGF)的复合材料,用于修复人体神经缺损,其修复效果,与自体神经移植相近 。

3.1.3 外科缝合线　长期以来, 外科用可吸收手术缝合线主要是羊肠线和近期发展起来的PGA 手术缝合线, 尽管这两种缝合线广泛应用于外科手术, 但在缝合和打结时都比较困难, 羊肠线易产生抗体反应, 在被人体吸收过程中强度下降过快; PGA 线对细菌抵抗能力差, 在空气中易分解。而聚乳酸及其共聚物缝合线柔软性好、易染色, 缝合和打结比较方便。另外, 该类聚合物还具有生物相容性好、改变共聚物组成可控制吸收周期的特点,用乙交酯和丙交酯合成的手术缝线已成功地应用于临床治疗。

由于缝合线的机械强度要求,通常用高分子量PLA 经熔融或溶液纺丝制成外科缝线。大量研究考察了聚合条件对PLA 分子量以及干纺、湿纺及拉伸条件等对缝线结晶度、抗张强度的影响, Suesat 等考察了纺丝参数对纤维拉伸性能和结构的影响。为提高缝合线的柔韧性,在聚合物中加入限量的增塑剂,如骨胶原,低分子量的PLA ,各种无机盐类等,使得缝合线更加柔韧。当PLA 纤维用作外科缝线时,局部炎症及异物排斥反应会随时间而消失。

3.1.4 眼科植入材料　视网膜脱离是严重致盲性的眼病,通常是通过手术,在眼巩膜表面植入填充物,并结合激光、冷冻等医学手段使裂孔愈合。目前,这种填充物通常采用硅橡胶或硅胶海绵制成,由于这两种物质是生物不可降解材料,常引起不同程度的异物反应,而聚乳酸即可解决这个问题。武汉大学卓仁禧等采用溶剂挥发法将聚乳酸制成厚度为1mm 左右的膜片,将膜片植入家兔眼部的巩膜表

面,通过B 超测试膜片所顶起的巩膜嵴高度来观察其体内降解性能。结果表明聚乳酸膜片在组织中既有一定的降解性,又符合视网膜脱离修复手术对巩膜嵴维持时间的要求,是一种理想的填充材料 。

3.2 PLA 在纺织领域的应用

PLA 在纺织领域的研究应用开发是最近10 年左右开始的。聚乳酸可用纺粘法或熔喷法直接制成非织造布,也可先纺制成短纤维,再经干法或湿法成网制得非织造布。聚乳酸非织造布用于农业、园艺方面,可用作种子培植、育秧、防霜及除草用布等;在医疗卫生方面,可用作手术衣、手术覆盖布、口罩等,也可用作尿布、妇女卫生巾的面料及其他生理卫生用品;在生活用品方面,可用作衣料、擦揩布、厨房用滤水、滤渣袋或其他包装材料。1993 年美国田纳西大学开始研究基于PLA 的纺粘和熔喷无纺布;1994 年日本Kanebo 公司开发了“Lactron”纤维和熔喷无纺布;1997 年法国的Fiberweb 公司采用PLA 为原料制备了100 %PLA 无纺布 。发明专利“聚乳酸树脂和由其构成的纤维制品及纤维制品的制造方法”(申请号0080911012) 记载了以聚乳酸为原料的纤维制品,其长纤维无纺布制品的平均纤维细度为1～15dtex(14μm～42μm ) 。由于其纤维细度较粗,限制了其作为过滤材料的应用。2004 年东华大学研制了超细聚乳酸纤维非织造布,平均纤维细度为217μm ～9107μm。可作为过滤材料] 。

3.3 PLA 在包装领域的应用

PLA 在包装领域的用途主要可用做包装带、包装用膜、农用薄膜、泡沫塑料、餐具、园艺用膜、冷饮杯等。2002 年日本一学者开发了具有生物降解性和优良的机械性能以及柔韧性的包装带,该包装带材料由结晶性聚乳酸、增塑剂和无机填料组成,适用于自动包装机] 。

沈阳师范大学的刘芙燕、陈玉璞用低聚乳酸作为包膜材料采用物理法对尿素进行包裹,制作包膜尿素,具有肥效长,养分利用率高等特点 。中国科学院长春应用化学研究所韩常玉等研制了过氧化物交联可生物降解聚乳酸泡沫塑料和含扩链剂可生物降解聚乳酸泡沫塑料] ,具有优异的物理性能,使用后可完全生物降解。



根据以上对国内聚乳酸生产线的总结分析可以看出，我国目前已建的聚乳酸生产线，规模普遍较小，通常为几十吨或几百吨；可喜的是，拟建项目或扩张项目规模大多达万吨级。相信在不久的将来，聚乳酸在我国的众多领域将代替传统产品，发挥其生物可降解功能。
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。这都促使人们对聚乳酸的改性展开深入的研究。


聚乳酸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，这对保护环境非常有利。
聚乳酸有良好的机械性能及物理性能，适用于吹塑、热塑等各种加工方法，加工方便，应用十分广泛。可用于加工从工业到民用的各种塑料制品、包装食品、快餐饭盒、无纺布、工业及民用布。进而加工成农用织物、保健织物、抹布、卫生用品、室外防紫外线织物、帐篷布、地面垫等等，市场前景十分看好。
聚乳酸有良好的相溶性和可降解性，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，低分子量聚乳酸作药物缓释包装剂等。
聚乳酸是一种全新形态的塑料,它来源于自然循环再生的概念，一个和现今传统塑料正好相反的概念，它不是由有限的石化资源（石油）所制成，而是使用可再生的植物资源（如玉米）所提出的淀粉原料制成。淀粉原料可经由发酵过程制成乳酸，再通过化学合成转换成聚乳酸。90年代由葡萄糖转成乳酸的制造技术已有重大的突破，聚乳酸生产技术的改进降低了聚乳酸的生产成本。
聚乳酸的分解：
聚乳酸的分解有两个阶段：经水解反应分解之后再靠微生物分解。在自然环境中首先发生水解，然后，微生物进入组织物内，将其分解成二氧化碳和水。在堆肥的条件下（高温和高湿度），水解反应可轻易完成，分解的速度也较快。在不容易产生水解反映的环境下，分解过程是循序渐进的。传统石化原料会增加二氧化碳的释放，但聚乳酸不会有此现象，在分解过程中产生的二氧化碳，可再次被使用成为植物进行光合作用所需的碳原子。
聚乳酸的特性：
聚乳酸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。聚乳酸和石化合成塑料的基本物性类似，也就是说，它可以广泛地用来制造各种应用产品。聚乳酸也拥有良好的光泽性和透明度，和利用聚苯乙烯所制的薄膜相当，是其它生物可降解产品无法提供的。
聚乳酸具有最良好的抗拉强度及延展度，聚乳酸也可以各种普通加工方式生产，例如：熔化挤出成型，射出成型，吹膜成型，发泡成型及真空成型，与目前广泛所使用的聚合物有类似的成形条件，此外它也具有与传统薄膜相同的印刷性能。除了硬的聚乳酸，也开发出具弹性的聚乳酸，如此，聚乳酸就可以应各不同业界的需求，制成各式各样的应用产品。
人体也含有以单体形态存在的乳酸，这就表示了这种分解性产品具有的安全性。
聚乳酸应用：
聚乳酸产品的加工可利用普通塑料的生产技术，根据聚乳酸的特性，已经开发出聚乳酸的各式产品，包括薄膜、片材、纤维及绳带类产品。
1、食品包装物
2、集成电路的包装材料：半导体的包装材料要达到100%的回收是很困难的，就半导体包装材料而言，强度、尺寸的精确性、抗静电及色泽的要求都非常高，聚乳酸的表现非常杰出。在使用过后，可以被安全的处置，不会产生任何有害物质。
3、农业、园艺、以及花木工程：焚烧大量收集来的垃圾产生有害物质，同时也产生污烟及气味，对周围环境及居民产生不良的影响。
4、聚乳酸的出现不止于局限于工业界的改革，而且它将会导致家居日常生活上的重大变化。日常家庭生活中，在很多方面都与塑料膜和包装息息相关，大部分石化产品中都被认为是废弃物随处丢弃，回收这些废弃物和垃圾须要昂贵的费用，然而聚乳酸能被分解，在家中就能处理。
5、玩具：
聚乳酸有着许多独一无二的、在传统生物可降解塑料领域找不到的特性，它安全、卫生、抗菌。利用这些优良的特性，期望能扩大聚乳酸的用途。
预计在不久的将来，聚乳酸会取化以石油为基础的传统塑料，成为我们日常生活中必要的一部分。聚乳酸将带领我们进入一个资源回收与再利用的社会。