聚乳酸基复合材料的研究进展
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第 ４８卷第 ５期 ２０１９年 ５月
应 用 化 工 ＡｐｐｌｉｅｄＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ
Ｖｏｌ．４８Ｎｏ．５ Ｍａｙ２０１９
聚乳酸基复合材料的研究进展
ห้องสมุดไป่ตู้
程利１，王鑫１，赵雄燕１，２
（１．河北科技大学 材料科学与工程学院，河北 石家庄 ０５００１８；２．河北省航空轻质复合材料工程实验室，河北 石家庄 ０５００１８）
Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｐｏｌｙｌａｃｔｉｃａｃｉｄｂａｓｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ
ＣＨＥＮＧＬｉ１，ＷＡＮＧＸｉｎ１，ＺＨＡＯＸｉｏｎｇｙａｎ１，２
（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００１８，Ｃｈｉｎａ； ２．ＨｅｂｅｉＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＬｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔＣｏｍｐｏｓｉｔｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＬａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００１８，Ｃｈｉｎａ）
Ｎａｓｒｉｎ等［４］采用溶剂浇铸法和热压法制备不同 浓度甲壳素 ／ＰＬＡ薄膜。其 ＳＥＭ 测试结果显示，甲 壳素与 ＰＬＡ有较好的界面相互作用且在薄膜中有 很好的 分 散 性。同 时，复 合 薄 膜 的 机 械 性 能 较 纯 ＰＬＡ有了显著的提高。
Ｂｏｎｉｌｌａ等［５］以 ＰＬＡ和甲壳素为原料，采用挤出 法制备 ＰＬＡ／甲壳素复合膜。结果表明，甲壳素的存 在提高了结晶温度，但复合膜的刚性和拉伸性能有 所降低，同时该复合膜对一些微生物有显著的抑制 作用。
摘 要：综述了近年国内外聚乳酸基复合材料的研究进展，主要包括聚乳酸与天然高分子材料复合、聚乳酸与合成 高分子材料复合以及聚乳酸与其它分子材料复合等。同时对聚乳酸基复合材料在制备和应用过程中遇到的难题 进行了分析和总结。开发综合性能优异的聚乳酸基复合材料的低成本制备关键技术将是今后该领域发展的主要 方向。 关键词：聚乳酸；生物可降解；复合材料；高分子材料 中图分类号：ＴＱ３２７．８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１－３２０６（２０１９）０５－１１８１－０５
收稿日期：２０１８０７２８ 修改稿日期：２０１８０８１６ 基金项目：河北省科技支撑计划项目（１６２１１２２３Ｄ） 作者简介：程利（１９９３－），男，河北廊坊人，河北科技大学在读硕士，师从赵雄燕教授，从事新型功能高分子材料的制备与
性能研究。电话：１７７３２８２１８３２，Ｅ－ｍａｉｌ：２５６４０２７７７４＠ｑｑ．ｃｏｍ 通讯联 系 人：赵 雄 燕，男，河 北 丰 润 人，教 授，博 士，从 事 高 性 能 高 分 子 材 料 及 精 细 化 工 材 料 的 研 究。电 话：０３１１－
聚乳酸（ＰＬＡ）是以乳酸为原料，通过聚合反应 得到的一种线型热塑性生物可降解聚酯［１］，被认为 是替代石化基聚合物最有前景的生物降解塑料［２］。 最初，其大部分应用在医学、生物材料等领域，但是 随着石油资源的枯竭，各行业试图将 ＰＬＡ作为一种 有价值的生物资源聚合物替代品以减少石油基塑料 产品对 环 境 的 污 染［３］。 但 是 脆 性 大、结 晶 能 力 弱、 降解速率较慢和亲水性较差等缺点限制了 ＰＬＡ的 应用。本文综述了近几年来国内外对聚乳酸改性研 究的主要成果，同时分子总结了当前聚乳酸基生物 可降解复合材料所存在的一些关键技术问题及其未 来发展的前景。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｃｅｎｔａｄｖａｎｃｅｓｉｎｐｏｌｙｌａｃｔｉｃａｃｉｄｂａｓｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄａｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ，ｉｎｃｌｕ ｄｉｎｇｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｐｏｌｙｌａｃｔｉｃａｃｉｄａｎｄｎａｔｕｒａｌｐｏｌｙｍｅｒｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃａｃｉｄａｎｄｓｙｎｔｈｅｔｉｃｐｏｌｙ ｍｅｒｍａｔｅｒｉａｌｓ，ａｎｄｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｐｏｌｙｌａｃｔｉｃａｃｉｄａｎｄｏｔｈｅｒｍｏｌｅｃｕｌａｒｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓｅｎｃｏｕｎｔｅｒｅｄｉｎｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｐｏｌｙｌａｃｔｉｃａｃｉｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．ＴｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｆｏｒｐｒｅｐａｒｉｎｇｌｏｗｃｏｓｔＰＬＡ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｉｔｈｅｘｃｅｌｌｅｎｔｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｗｉｌｌｂｅｔｈｅｍａｉｎｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｆｕｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｉｎｔｈｉｓｆｉｅｌｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃａｃｉｄ；ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ；ｐｏｌｙｍｅｒｍａｔｅｒｉａｌｓ
８８６３２４２５，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈａｏｘｙ６６＠１２６．ｃｏｍ
１１８２
应用化工
第 ４８卷
Ｍａｒｉａ等［６］通 过 将 ＰＬＡ与 柠 檬 酸 三 丁 酯 （ＡＴ ＢＣ）和不同含量的甲壳素熔融共混，压缩成型制备 出片材。研究了甲壳素浓度对 ＡＴＢＣ增塑 ＰＬＡ复 合片材的透明度、机械性能和热性能的影响。研究 发现，ＡＴＢＣ和甲壳素的使用使 ＰＬＡ基片材的脆性 降低，透明性、机械性能和热性能明显提高。
１ ＰＬＡ与天然高分子材料复合
天然高分 子 来 源 广 泛，原 料 容 易 获 得，价 格 低 廉、无毒、无刺激且大多都具有较好的生物降解性和 生物相容性。目前改性所使用的天然高分子主要包
括甲壳素、淀粉、天然纤维、木质素等。 １．１ ＰＬＡ／甲壳素复合材料
甲壳素是世界上第二重要的天然聚合物，其主 要来源是两种海洋甲壳类动物，虾和螃蟹。其毒性 较小，在自然界可生物降解，能够愈合伤口，并且在 哺乳动物的胃肠道中也是惰性的。
赵名艳等［７］通过溶液浇铸法制备了 ＰＬＡ／壳聚 糖的复合膜，研究分析了复合膜的生物特性。结果 表明，复合膜表面出现规整的拓扑结构，这种结构能 够促进前体成骨细胞粘附、伸展及增殖，有希望能成 为良好的骨再生诱导材料。 １．２ ＰＬＡ／淀粉复合材料
应 用 化 工 ＡｐｐｌｉｅｄＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ
Ｖｏｌ．４８Ｎｏ．５ Ｍａｙ２０１９
聚乳酸基复合材料的研究进展
ห้องสมุดไป่ตู้
程利１，王鑫１，赵雄燕１，２
（１．河北科技大学 材料科学与工程学院，河北 石家庄 ０５００１８；２．河北省航空轻质复合材料工程实验室，河北 石家庄 ０５００１８）
Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｐｏｌｙｌａｃｔｉｃａｃｉｄｂａｓｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ
ＣＨＥＮＧＬｉ１，ＷＡＮＧＸｉｎ１，ＺＨＡＯＸｉｏｎｇｙａｎ１，２
（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００１８，Ｃｈｉｎａ； ２．ＨｅｂｅｉＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＬｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔＣｏｍｐｏｓｉｔｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＬａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００１８，Ｃｈｉｎａ）
Ｎａｓｒｉｎ等［４］采用溶剂浇铸法和热压法制备不同 浓度甲壳素 ／ＰＬＡ薄膜。其 ＳＥＭ 测试结果显示，甲 壳素与 ＰＬＡ有较好的界面相互作用且在薄膜中有 很好的 分 散 性。同 时，复 合 薄 膜 的 机 械 性 能 较 纯 ＰＬＡ有了显著的提高。
Ｂｏｎｉｌｌａ等［５］以 ＰＬＡ和甲壳素为原料，采用挤出 法制备 ＰＬＡ／甲壳素复合膜。结果表明，甲壳素的存 在提高了结晶温度，但复合膜的刚性和拉伸性能有 所降低，同时该复合膜对一些微生物有显著的抑制 作用。
摘 要：综述了近年国内外聚乳酸基复合材料的研究进展，主要包括聚乳酸与天然高分子材料复合、聚乳酸与合成 高分子材料复合以及聚乳酸与其它分子材料复合等。同时对聚乳酸基复合材料在制备和应用过程中遇到的难题 进行了分析和总结。开发综合性能优异的聚乳酸基复合材料的低成本制备关键技术将是今后该领域发展的主要 方向。 关键词：聚乳酸；生物可降解；复合材料；高分子材料 中图分类号：ＴＱ３２７．８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１－３２０６（２０１９）０５－１１８１－０５
收稿日期：２０１８０７２８ 修改稿日期：２０１８０８１６ 基金项目：河北省科技支撑计划项目（１６２１１２２３Ｄ） 作者简介：程利（１９９３－），男，河北廊坊人，河北科技大学在读硕士，师从赵雄燕教授，从事新型功能高分子材料的制备与
性能研究。电话：１７７３２８２１８３２，Ｅ－ｍａｉｌ：２５６４０２７７７４＠ｑｑ．ｃｏｍ 通讯联 系 人：赵 雄 燕，男，河 北 丰 润 人，教 授，博 士，从 事 高 性 能 高 分 子 材 料 及 精 细 化 工 材 料 的 研 究。电 话：０３１１－
聚乳酸（ＰＬＡ）是以乳酸为原料，通过聚合反应 得到的一种线型热塑性生物可降解聚酯［１］，被认为 是替代石化基聚合物最有前景的生物降解塑料［２］。 最初，其大部分应用在医学、生物材料等领域，但是 随着石油资源的枯竭，各行业试图将 ＰＬＡ作为一种 有价值的生物资源聚合物替代品以减少石油基塑料 产品对 环 境 的 污 染［３］。 但 是 脆 性 大、结 晶 能 力 弱、 降解速率较慢和亲水性较差等缺点限制了 ＰＬＡ的 应用。本文综述了近几年来国内外对聚乳酸改性研 究的主要成果，同时分子总结了当前聚乳酸基生物 可降解复合材料所存在的一些关键技术问题及其未 来发展的前景。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｃｅｎｔａｄｖａｎｃｅｓｉｎｐｏｌｙｌａｃｔｉｃａｃｉｄｂａｓｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄａｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ，ｉｎｃｌｕ ｄｉｎｇｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｐｏｌｙｌａｃｔｉｃａｃｉｄａｎｄｎａｔｕｒａｌｐｏｌｙｍｅｒｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃａｃｉｄａｎｄｓｙｎｔｈｅｔｉｃｐｏｌｙ ｍｅｒｍａｔｅｒｉａｌｓ，ａｎｄｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｐｏｌｙｌａｃｔｉｃａｃｉｄａｎｄｏｔｈｅｒｍｏｌｅｃｕｌａｒｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓｅｎｃｏｕｎｔｅｒｅｄｉｎｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｐｏｌｙｌａｃｔｉｃａｃｉｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．ＴｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｆｏｒｐｒｅｐａｒｉｎｇｌｏｗｃｏｓｔＰＬＡ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｉｔｈｅｘｃｅｌｌｅｎｔｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｗｉｌｌｂｅｔｈｅｍａｉｎｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｆｕｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｉｎｔｈｉｓｆｉｅｌｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃａｃｉｄ；ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ；ｐｏｌｙｍｅｒｍａｔｅｒｉａｌｓ
８８６３２４２５，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈａｏｘｙ６６＠１２６．ｃｏｍ
１１８２
应用化工
第 ４８卷
Ｍａｒｉａ等［６］通 过 将 ＰＬＡ与 柠 檬 酸 三 丁 酯 （ＡＴ ＢＣ）和不同含量的甲壳素熔融共混，压缩成型制备 出片材。研究了甲壳素浓度对 ＡＴＢＣ增塑 ＰＬＡ复 合片材的透明度、机械性能和热性能的影响。研究 发现，ＡＴＢＣ和甲壳素的使用使 ＰＬＡ基片材的脆性 降低，透明性、机械性能和热性能明显提高。
１ ＰＬＡ与天然高分子材料复合
天然高分 子 来 源 广 泛，原 料 容 易 获 得，价 格 低 廉、无毒、无刺激且大多都具有较好的生物降解性和 生物相容性。目前改性所使用的天然高分子主要包
括甲壳素、淀粉、天然纤维、木质素等。 １．１ ＰＬＡ／甲壳素复合材料
甲壳素是世界上第二重要的天然聚合物，其主 要来源是两种海洋甲壳类动物，虾和螃蟹。其毒性 较小，在自然界可生物降解，能够愈合伤口，并且在 哺乳动物的胃肠道中也是惰性的。
赵名艳等［７］通过溶液浇铸法制备了 ＰＬＡ／壳聚 糖的复合膜，研究分析了复合膜的生物特性。结果 表明，复合膜表面出现规整的拓扑结构，这种结构能 够促进前体成骨细胞粘附、伸展及增殖，有希望能成 为良好的骨再生诱导材料。 １．２ ＰＬＡ／淀粉复合材料