聚乳酸的改性研究进展

聚乳酸的改性研究进展

摘要：聚乳酸是一种新型无毒的材料，有较好的生物相容性和生物降解性，是性能优良的绿色高分子材料，本文综述了聚乳酸的改性研究进展，展望了其应用前景。

中国论文网/7/view-12986201.htm

Abstract：The polylactic acid was a kind of new non-toxic material，which was biocompatible and biodegradable. It was a fine performance green polymer material. The research progress of the modification of polylactic acid was reviewed. The application prospects of modified polylactic acid were discussed.

关键词：聚乳酸；改性；共聚；共

混；复合

Key words：polylactic acid；modification；coplymerization；blend；composite

中�D分类号：TQ311 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）23-0227-03

0 引言

聚乳酸简称为PLA，因为具有较好的相容性和降解性，所以在医药领域得到了广泛的应用，如生产一次性的点滴用具、美容注射粒子、口腔膜、心脏支架等方面得到了很广的应用。在PLA制备的初期，是由小麦、玉米、麦秆等植物中的淀粉为原料，在催化剂酶的作用下，得到乳酸，在经过一定的化学合成工艺合成得到高浓度的聚乳酸。聚乳酸除了较好的生物可降解性以外，还具良好的机械性能和物理性能。

1 聚乳酸改性的原因

PLA的聚合主要是有两种方法[1]，第一种方法是直接缩聚法，乳酸同时具

有-OH和-COOH，采用高效脱水剂和催化剂使乳酸或乳酸低聚物分子间脱水缩合成高分子质量的聚乳酸[2]。第二种方法是乳酸开环聚合，通常我们用第二种方法来制备聚乳酸，但是直接合成的PLA亲水性差，柔韧性不足，弹性也不够，且价格较高，所以要对PLA进行改性。

在力学性能方面：聚乳酸的拉伸性能较好，其在测量拉伸时具有很高的强度，但是在测量冲击和断裂的时候，其强度却很低，而且在常温下，聚乳酸是一种硬而脆的塑料，其性能难以满足现实生活中对塑料制品的要求。

在加工性能方面：聚乳酸具有较好的加工性能，所以对于聚乳酸来说，聚乳酸的加工非常方便，有很多生产的方法，一般现在大型的企业或公司都会采用热塑的办法对聚乳酸进行生产，除此之外聚乳酸还具有较好的防水性，防油性，其气密性也较好。但是缺点是聚乳酸的加工窗口比较窄，在加工温度下非

常地容易发生降解，所以大大降低了聚乳酸制品的性能。

价格方面：PLA一般是由乳酸合成，而乳酸的价格及合成PLA的化学工艺决定了是聚乳酸的价格高低的重要因素，要想使聚乳酸作为通用塑料使其被大家广泛地应用，必须对其进行改性，以达到降低成本价格的需求。

所以为了克服PLA以上的缺点，改善PLA的力学性能、加工性能等各项性能，以及降低PLA的价格，很多学者已经对聚乳酸改性方面做了大量工作[3]，为把聚乳酸实现普通化、广泛化。

聚乳酸在使用过程中问题：一是在聚乳酸的结构式中含有非常多的疏水剂基团，所以与其他物质相容性很差；二是由于PLA分子量分布过宽，造成强度不高，脆性大；三是聚乳酸的降解阶段不易被人们掌握；四是PLA合成原料成本较高，合成工艺成本高。人们通过对PLA的改性来解决以上不足。

2 聚乳酸的改性

在现实生活中，我们还希望制品有一些特殊的功能，所以对聚乳酸的改性研究很受欢迎，人们采用多种方法对它改性。

2.1 增塑改性

增塑改性是在PLA中加入一些具有沸点较高，且难挥发的化学品，加入这些物质后可以使PLA的力学性能和加工性能得到改善。

如今，用来研究生物相容性增塑剂有柠檬酸酯类、葡萄糖醚、低聚物聚乙二醇丙三醇等，它们可以提升PLA的柔韧性和抗冲击性。鲁晓春等[4]发现葡萄糖醚类增塑剂相对于其他增塑剂能够使PLA的玻璃态温度变的比之前低，因此PLA的加工特点可以得到大幅度的提高，从而改变PLA易断裂的缺点。在PLA 中有羟基并且能够组织成酯的醇分子量越低的葡萄糖醚越能高效率的降低PLA 的玻璃态温度，可以使PLA得柔韧性得到提升，使得分解速度变得比之前能加的快。葡萄糖醚的分子量越小，PLA的

玻璃态温度越容易改变。

周威等人[4]的实验证明，甘油、乙酰基三丁基柠檬酸酯（ATBC）还有DOP，3种增塑剂都可以让PLA的柔韧性得到上升，其中利用乙酰基三丁基柠檬酸酯增塑改性时效果最好，随乙酰基三丁基柠檬酸酯的含有量增加，PLA的流动性进能够加强，熔点、结晶时的热度都会变低，PLA的结晶性能加强，分解速率会有所提高。挑选适当的增塑剂是克服PLA韧性不足缺点的有效方法。

2.2 共混改性

共混改性工艺比较方便和实惠，所以PLA和不同的聚合物共混改性的研究不断出现。共混能够加强PLA的亲水性，比较适合用在药物释放体系方面的研究。

如张瑜[5]将HBP和PLA共混，得到了具有高韧性的PLA共混物，并对不同超支化聚酰胺酯含量的共混复合材料的特性进行了测试。从红外线光谱的结果看出，PLA的结晶度从31%降低到

19%。超支化聚酰胺酯对PLA起到了相当好的增加柔韧性的作用。

李延红[6]制备出了乙烯基甲酸淀粉接枝/PEA的复合材料。经乙烯基甲酸、淀粉接枝/PLA复合材料拉伸强度上升，亲水性能增大。

为了找到低价格的增韧改性剂，李勇锋[7]用便宜甘油（G）和肥酸（A）为基本材料，研究出了一种的PLA增韧改性剂“一聚己二酸丙三醇酯（PGA）”。用熔融共混的方式制备出了PGA与聚乳酸的共混物，并对其的动态热机械性能、冲击强度及相态结构进行了测试，其研究表明，PGA可以使了聚乳酸的柔韧性得到了很大的改变，质量分数为15%的PGA与PLA的共混物冲击强度达到49J/m，相对于没有经过改性的PLA，其冲击强度提高了300%。由此见得PGA/PLA的共混的柔韧性相对于纯PLA增强了许多，此类改性物价格便宜。程树军[8]研究出了四正丁醇钛的增加韧性的PLA/淀粉共混物，测试了共混材料