聚乳酸的研究现状及应用
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成都纺织高等专科学 校学报
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｅｎｇｄｕ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｃｏｌｌｅｇｅ
３３卷 第 １期 （总 第 １１９期 ） ２０１６年 １月 Ｖ０１．３３．Ｎｏ．１ｆＳｕｍ １１９
聚乳 酸的研究现状及应用
尹 学 武
（四川 大学轻 纺 与食 品学 院 ，四川成 都 ６１００６４）
在石 油基 高分子 材料广 泛应 用 的今 天 ，生 物基 高分 子材料 因其 具有 来源 不依 耐石油 、生 物相 容性 好 、可生物降解等突出特点越来越受到关注。聚乳 酸 （ＰＬＡ）作 为一种 可从 淀粉分 解 、发 酵制 备原 料 乳 酸 ，再经 聚合 获得 高 分 子 产 物 的生 物 基 来 源 、可 生 物 降解 高分子 材料 ，具有 良好 的应用 前景 。但 因聚 乳 酸性 能上 存 在 不 足 （韧 性 差 ，降 解 不 可 控 ，亲 水 性差 ，功能性单一等 ），限制 了其更为广泛 的应用。 因此 ，研 究人 员在其 结构 及性 能 的基 础上 进 行 了大 量 的改 性研 究 ，采 用化 学合成 、物 理共 混 、材料 复合 等方法 ，试 图在 物理机 械．１生能 、生 物降解 性 能 、表 面 润湿性 能 以及 多功能化 等方 面有 所改 善或 加 强 ，从 而扩 展聚乳 酸 的应用领 域 。
收 稿 日期 ：２０１５—１０—２１ 作者 ：尹学武 （１９９０一），男 ，博 士研究生 ，研究方 向：聚酯 的阻燃改性及高性能纤维 的制备。
第 １期
聚 乳 酸 的 研 究 现 状 及 应 用
高强 度 和韧性 的复合 材 料 。ｘ．Ｌｉ等 将 微 电弧 氧 化 （ＭＡＯ）处 理 的镁 合 金 线 （ＭＡＷｓ）与聚 乳 酸 采 用 薄 层叠 加热 压 工 艺 制备 出具 有 单 一 方 向增 强 的复 合 材料 。由于 ＭＡＯ处 理 的 ＭＡＷｓ与 ＰＬＡ有 效 地 增 强 了界 面作 用 ，使 该 材 料 具 有 良好 的 强 度 和 韧 性 ，有 望 在 骨 折 固 定 方 面 发 挥 作 用。Ｍ．Ｓｈａｙａｎ 等 ＿７］采 用 甘 油 、马 来 酸 酐 改 性 热 塑 性 淀 粉 （ＭＴＰＳ），并将其与聚乳酸 、无机纳米蒙脱土等进行 反应 型共 混 ，在 引发剂 ＤＣＰ和 交联 剂 ＴＡＩＣ的 作用 下形 成 了交 联 型 聚 乳 酸／马来 酸 化 热 塑性 淀 粉／蒙 脱土纳米复合材料 。并详细研究 了 ＴＡＩＣ、ＭＴＰＳ、 ＭＭＴ等 的含 量对复合 材料 力学性 能的影响。Ｓｔｅ— ｐｈｅｎ Ｓｐｉｎｅｌｌａ等 为 了改善 聚 乳 酸 的热 挠 曲 温度 ， 将不 同酸改 性 的纤维 素纳 米微 晶（ＣＮＣｓ）与聚 乳 酸 熔融 共 混 得 到 复 合 材 料 。其 中 采 用 乳 酸 改 性 的 ＣＮＣｓ与聚乳 酸 有 良好 的相容性 ，增 强效 果 最佳 ，添 加量为 ５％时相比纯的聚乳酸 ，储能模量在玻璃化 转 变 温 度 上 下 分 别 提 高 了 ３１％ （２３ｏＣ）和 ４５０％ （７０￣Ｃ），热挠 曲温 度 提 高 ｌ０℃ 。而在 添 加量 ２０％ 时 热挠 曲温度 可 提 高 ２０￣Ｃ。Ｘｕｅｌｉａｎ Ｘｉａ等 采用 不 同方 法改 性 后 的 苎麻 纤 维 与 聚乳 酸 共混 制 备 了 聚乳 酸／苎麻 复 合材料 。 由于 改性 后 的苎麻 纤 维 与 聚乳 酸具 有 较好 的相 容性 ，聚乳 酸 在苎 麻纤 维 表 面 生成 横 晶 ，从 而 导 致 银 纹发 展 受 限 ，因此 提 高 了 复 合材料的强度和韧性 。葛 昭等¨。。采用硅烷偶联剂 （ＫＨ５５０）和 六 亚 甲基 二 异 氰 酸 酯 （ＨＭＤＩ）两 种 偶 联剂 对 聚 乳 ￣／Ｌｙｏｃｅｌｌ纤 维 复 合 材 料 进 行 界 面改 性 ，其 中 ＨＭＤＩ的效果 更 佳 ，在 含 量 １％ 时 ，复 合 材 料的软化温度、拉伸强度、拉伸模量、弯 曲强度 、弯 曲模量 、冲击强度等都有 明显 提高。王利平等 ＿１¨ 研究 了界 面增 容 剂 马来 酸 酐 （ＭＡＨ）、过 氧 化 二 异 苯丙 （ＤＣＰ）及 二 者并 用 对 丁 腈 橡 胶 增 韧 聚 乳 酸体 系相 容 性 的影 响 。对 比研 究 发 现 ，单 独 使 用 ＤＣＰ 的增 容效 果最 佳 ，并解 释 了相应 的增 韧机 理 。Ｙａｎｇ Ｓｕｎ等¨引合成 了木质素 一橡 胶 一聚乳 酸 （ＰＤＬＡ） 共 聚物并 将其 与 商用 聚乳 酸 （ＰＬＬＡ）共混 得 到 复合 材料 ，通 过不 同结 构 的聚乳 酸单元 在 界 面形 成立 体 络合 网络 有效 地 改善 了材料 的界 面作 用 。
方 面 。
粒 子 、改 性天然 高分 子材 料 、相 容剂 、交联 剂 等制 备
关 颖等 １ ３综 述 了聚乳 酸合成 技术 和进 展情 况 ， 复合材 料 ，试 图改 善聚乳 酸 的强度 和韧性 。
总结 了聚乳 酸合成 的方 法 主要 包 括 ：开 环 聚 合 （阳
Ｅｄａ Ａｃｉｋ Ｃｕｍｋｕｒ等 详细研 究 了采用 五种 不
摘 要 ：介 绍 了近年 国 内外 聚乳 酸 的合成 、共 混 改性 、加 工成 型 与 多功 能化 的研 究现 状 及 其 相 关应 用。
关键词 ：聚 乳酸 改性 复合 材料 应 用 中图分 类号 ：ＴＱ３１６ 文 献标识 码 ：Ａ 文章 编号 ：１００８．５５８０（２０１６）０１－００２４－０４
２ 共混改性
１ 合 成
２．１ 物理机械性能 一增强增韧改性
在合 成上 对 聚乳 酸 的 改进 工 作 主 要 集 中在 聚
针对 聚乳 酸力学 性能 的不 足 ，对其 改 进 的主 要
合 工艺 的改 善和采 用不 同组 分进行 共聚改 性两 工 作是 采用 共混 改 性 进行 的 。通过 添 加 无 机 纳 米
“无 终止 聚 合 ”，一 种 采 用 一 元 醇 、多 元 醇 、官 能 化 性能的变化等。结果显示 由于相容剂会 影响到黏
醇 作为链 转移 剂 与 稀 土金 属 有 机 配合 物 组 成 催 化 土 的分散 及 自身 形成 尺寸 等方 面 ，所 以不 同 的黏 土
体 系对 丙交酯 进行 开环 聚合 的方法 ，并进 一 步介 绍 在合 适 的相容 剂 作 用下 才 能 与 基体 聚合 物 形 成 较
了采 用 该 方 法 制 备 拓 扑 结 构 的 聚 丙 交 酯 及 其 共 聚物 。
门丹 丹等 综述 了乳 酸 一氨基 酸 共 聚 物 的制 备及 研究 进展 ，介绍 了乳酸 一氨 基酸共 聚 物 的合 成 方法 ，总结 了包 括开 环聚合 和直 接 聚合及 在 其基 础 上 发展 出的端 氨基 聚乳酸 引发 法 、侧基 功 能 化聚 乳 酸 接枝 氨 基 酸 或 多 肽 、大 分 子 偶 联 法 等 新 方 法 。 Ｊａｓｏｎ Ｏｌｅｊｎｉｃｚａｋ等 通 过在侧 位 引人 短链 羟基 、氨 基 、巯基 等活 性基 团 ，采 用 硝 基 苄基 化 合 物 作 基 团 保护 ，可以通过光照脱保护从而催化聚合物成环降 解 ，实 现 了聚丙 交酯类 衍生 物 的可控 降解 。
离子聚合、阴离子聚合、配位聚合），直接缩 聚 （熔 同有机 改性 的纳 米 黏 土 （Ｃｌｏｉｓｉｔｅｓ＠ １５Ａ，２５Ａ，ａｎｄ
融聚合 、溶液 聚合 、熔融 一固相聚合 ）。对 比两种 ３０Ｂ，ａｎｄ Ｎａｎｏｆ ｉｌｓ＠５ ａｎｄ ８），两 种不 同相容 剂 制备
来自百度文库
方法 ，前者 具有 更 好 的产 品质 量 ，后 者 具 有更 好 的 的聚乳 酸纳 米复 合材料 。考 察 了黏土 分散 、相 容剂 工业前 景 。王雪 等 详 细介 绍 了合 成 聚 丙 交酯 的 与聚合 物基体 化 学相容 性 、复合材 料 的形貌 和 机械
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｅｎｇｄｕ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｃｏｌｌｅｇｅ
３３卷 第 １期 （总 第 １１９期 ） ２０１６年 １月 Ｖ０１．３３．Ｎｏ．１ｆＳｕｍ １１９
聚乳 酸的研究现状及应用
尹 学 武
（四川 大学轻 纺 与食 品学 院 ，四川成 都 ６１００６４）
在石 油基 高分子 材料广 泛应 用 的今 天 ，生 物基 高分 子材料 因其 具有 来源 不依 耐石油 、生 物相 容性 好 、可生物降解等突出特点越来越受到关注。聚乳 酸 （ＰＬＡ）作 为一种 可从 淀粉分 解 、发 酵制 备原 料 乳 酸 ，再经 聚合 获得 高 分 子 产 物 的生 物 基 来 源 、可 生 物 降解 高分子 材料 ，具有 良好 的应用 前景 。但 因聚 乳 酸性 能上 存 在 不 足 （韧 性 差 ，降 解 不 可 控 ，亲 水 性差 ，功能性单一等 ），限制 了其更为广泛 的应用。 因此 ，研 究人 员在其 结构 及性 能 的基 础上 进 行 了大 量 的改 性研 究 ，采 用化 学合成 、物 理共 混 、材料 复合 等方法 ，试 图在 物理机 械．１生能 、生 物降解 性 能 、表 面 润湿性 能 以及 多功能化 等方 面有 所改 善或 加 强 ，从 而扩 展聚乳 酸 的应用领 域 。
收 稿 日期 ：２０１５—１０—２１ 作者 ：尹学武 （１９９０一），男 ，博 士研究生 ，研究方 向：聚酯 的阻燃改性及高性能纤维 的制备。
第 １期
聚 乳 酸 的 研 究 现 状 及 应 用
高强 度 和韧性 的复合 材 料 。ｘ．Ｌｉ等 将 微 电弧 氧 化 （ＭＡＯ）处 理 的镁 合 金 线 （ＭＡＷｓ）与聚 乳 酸 采 用 薄 层叠 加热 压 工 艺 制备 出具 有 单 一 方 向增 强 的复 合 材料 。由于 ＭＡＯ处 理 的 ＭＡＷｓ与 ＰＬＡ有 效 地 增 强 了界 面作 用 ，使 该 材 料 具 有 良好 的 强 度 和 韧 性 ，有 望 在 骨 折 固 定 方 面 发 挥 作 用。Ｍ．Ｓｈａｙａｎ 等 ＿７］采 用 甘 油 、马 来 酸 酐 改 性 热 塑 性 淀 粉 （ＭＴＰＳ），并将其与聚乳酸 、无机纳米蒙脱土等进行 反应 型共 混 ，在 引发剂 ＤＣＰ和 交联 剂 ＴＡＩＣ的 作用 下形 成 了交 联 型 聚 乳 酸／马来 酸 化 热 塑性 淀 粉／蒙 脱土纳米复合材料 。并详细研究 了 ＴＡＩＣ、ＭＴＰＳ、 ＭＭＴ等 的含 量对复合 材料 力学性 能的影响。Ｓｔｅ— ｐｈｅｎ Ｓｐｉｎｅｌｌａ等 为 了改善 聚 乳 酸 的热 挠 曲 温度 ， 将不 同酸改 性 的纤维 素纳 米微 晶（ＣＮＣｓ）与聚 乳 酸 熔融 共 混 得 到 复 合 材 料 。其 中 采 用 乳 酸 改 性 的 ＣＮＣｓ与聚乳 酸 有 良好 的相容性 ，增 强效 果 最佳 ，添 加量为 ５％时相比纯的聚乳酸 ，储能模量在玻璃化 转 变 温 度 上 下 分 别 提 高 了 ３１％ （２３ｏＣ）和 ４５０％ （７０￣Ｃ），热挠 曲温 度 提 高 ｌ０℃ 。而在 添 加量 ２０％ 时 热挠 曲温度 可 提 高 ２０￣Ｃ。Ｘｕｅｌｉａｎ Ｘｉａ等 采用 不 同方 法改 性 后 的 苎麻 纤 维 与 聚乳 酸 共混 制 备 了 聚乳 酸／苎麻 复 合材料 。 由于 改性 后 的苎麻 纤 维 与 聚乳 酸具 有 较好 的相 容性 ，聚乳 酸 在苎 麻纤 维 表 面 生成 横 晶 ，从 而 导 致 银 纹发 展 受 限 ，因此 提 高 了 复 合材料的强度和韧性 。葛 昭等¨。。采用硅烷偶联剂 （ＫＨ５５０）和 六 亚 甲基 二 异 氰 酸 酯 （ＨＭＤＩ）两 种 偶 联剂 对 聚 乳 ￣／Ｌｙｏｃｅｌｌ纤 维 复 合 材 料 进 行 界 面改 性 ，其 中 ＨＭＤＩ的效果 更 佳 ，在 含 量 １％ 时 ，复 合 材 料的软化温度、拉伸强度、拉伸模量、弯 曲强度 、弯 曲模量 、冲击强度等都有 明显 提高。王利平等 ＿１¨ 研究 了界 面增 容 剂 马来 酸 酐 （ＭＡＨ）、过 氧 化 二 异 苯丙 （ＤＣＰ）及 二 者并 用 对 丁 腈 橡 胶 增 韧 聚 乳 酸体 系相 容 性 的影 响 。对 比研 究 发 现 ，单 独 使 用 ＤＣＰ 的增 容效 果最 佳 ，并解 释 了相应 的增 韧机 理 。Ｙａｎｇ Ｓｕｎ等¨引合成 了木质素 一橡 胶 一聚乳 酸 （ＰＤＬＡ） 共 聚物并 将其 与 商用 聚乳 酸 （ＰＬＬＡ）共混 得 到 复合 材料 ，通 过不 同结 构 的聚乳 酸单元 在 界 面形 成立 体 络合 网络 有效 地 改善 了材料 的界 面作 用 。
方 面 。
粒 子 、改 性天然 高分 子材 料 、相 容剂 、交联 剂 等制 备
关 颖等 １ ３综 述 了聚乳 酸合成 技术 和进 展情 况 ， 复合材 料 ，试 图改 善聚乳 酸 的强度 和韧性 。
总结 了聚乳 酸合成 的方 法 主要 包 括 ：开 环 聚 合 （阳
Ｅｄａ Ａｃｉｋ Ｃｕｍｋｕｒ等 详细研 究 了采用 五种 不
摘 要 ：介 绍 了近年 国 内外 聚乳 酸 的合成 、共 混 改性 、加 工成 型 与 多功 能化 的研 究现 状 及 其 相 关应 用。
关键词 ：聚 乳酸 改性 复合 材料 应 用 中图分 类号 ：ＴＱ３１６ 文 献标识 码 ：Ａ 文章 编号 ：１００８．５５８０（２０１６）０１－００２４－０４
２ 共混改性
１ 合 成
２．１ 物理机械性能 一增强增韧改性
在合 成上 对 聚乳 酸 的 改进 工 作 主 要 集 中在 聚
针对 聚乳 酸力学 性能 的不 足 ，对其 改 进 的主 要
合 工艺 的改 善和采 用不 同组 分进行 共聚改 性两 工 作是 采用 共混 改 性 进行 的 。通过 添 加 无 机 纳 米
“无 终止 聚 合 ”，一 种 采 用 一 元 醇 、多 元 醇 、官 能 化 性能的变化等。结果显示 由于相容剂会 影响到黏
醇 作为链 转移 剂 与 稀 土金 属 有 机 配合 物 组 成 催 化 土 的分散 及 自身 形成 尺寸 等方 面 ，所 以不 同 的黏 土
体 系对 丙交酯 进行 开环 聚合 的方法 ，并进 一 步介 绍 在合 适 的相容 剂 作 用下 才 能 与 基体 聚合 物 形 成 较
了采 用 该 方 法 制 备 拓 扑 结 构 的 聚 丙 交 酯 及 其 共 聚物 。
门丹 丹等 综述 了乳 酸 一氨基 酸 共 聚 物 的制 备及 研究 进展 ，介绍 了乳酸 一氨 基酸共 聚 物 的合 成 方法 ，总结 了包 括开 环聚合 和直 接 聚合及 在 其基 础 上 发展 出的端 氨基 聚乳酸 引发 法 、侧基 功 能 化聚 乳 酸 接枝 氨 基 酸 或 多 肽 、大 分 子 偶 联 法 等 新 方 法 。 Ｊａｓｏｎ Ｏｌｅｊｎｉｃｚａｋ等 通 过在侧 位 引人 短链 羟基 、氨 基 、巯基 等活 性基 团 ，采 用 硝 基 苄基 化 合 物 作 基 团 保护 ，可以通过光照脱保护从而催化聚合物成环降 解 ，实 现 了聚丙 交酯类 衍生 物 的可控 降解 。
离子聚合、阴离子聚合、配位聚合），直接缩 聚 （熔 同有机 改性 的纳 米 黏 土 （Ｃｌｏｉｓｉｔｅｓ＠ １５Ａ，２５Ａ，ａｎｄ
融聚合 、溶液 聚合 、熔融 一固相聚合 ）。对 比两种 ３０Ｂ，ａｎｄ Ｎａｎｏｆ ｉｌｓ＠５ ａｎｄ ８），两 种不 同相容 剂 制备
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方法 ，前者 具有 更 好 的产 品质 量 ，后 者 具 有更 好 的 的聚乳 酸纳 米复 合材料 。考 察 了黏土 分散 、相 容剂 工业前 景 。王雪 等 详 细介 绍 了合 成 聚 丙 交酯 的 与聚合 物基体 化 学相容 性 、复合材 料 的形貌 和 机械