功能高分子材料論文

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1、華東理工大學(xué)2010—2011學(xué)年第2學(xué)期《功能高分子》課程論文2011.05班級(jí)：材化083學(xué)號(hào)：10081867姓名：張慧波開課學(xué)院化學(xué)院任課教師陳彧成績__________論文題目：新型可降解材料聚乳酸及如何延長其使用壽命論文要求：根據(jù)選擇的論文范圍，通過查閱文獻(xiàn)資料，內(nèi)容能夠反映教師要求，舉例恰當(dāng)，論文格式符合規(guī)范（參見華東理工大學(xué)學(xué)報(bào)）。2000字以上。包括中英文摘要、關(guān)鍵詞、正文和參考文獻(xiàn)等。教師評(píng)語：教師簽名2011年月日新型可降解材料聚乳酸及如何延長其使用壽命華東理工大學(xué)材化083張慧波摘要：本文主要介紹了新型可降解材料——聚乳酸的兩種合成方法、基本

2、性能、降解機(jī)理以及如何延長其使用壽命和前景展望。關(guān)鍵詞：聚乳酸；合成；降解；使用壽命聚乳酸（PLA）是以玉米為主要原料，經(jīng)發(fā)酵制得乳酸，再經(jīng)聚合而制成的高分子材料，具有良好的生物相容性和生物可降解性。PLA可像聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等熱塑性塑料那樣加工成各種產(chǎn)品，如薄膜、包裝袋、包裝盒、食品容器、一次性快餐盒、飲料用瓶、藥物緩釋包裝劑等。1聚乳酸的生產(chǎn)方法聚乳酸的合成有兩種方法，即乳酸直接聚合法和環(huán)丙交酯開聚合法。1.1直接縮聚法直接縮聚法是乳酸的直接脫水縮聚，其聚合工藝短，對(duì)聚合單體的要求與普通縮聚單體的要求一致，但所得聚乳酸分子量小，且產(chǎn)品性能差，易分解，實(shí)

3、用價(jià)值小。1.2間接聚合法間接聚合法因?yàn)槭黔h(huán)狀二聚體的開環(huán)聚合，不同于一般的縮聚，沒有小分子水生成，所以不需要進(jìn)行抽真空排除小分子，聚合設(shè)備簡單，此法所得聚乳酸分子量高達(dá)數(shù)萬乃至數(shù)百萬，機(jī)械強(qiáng)度高[1]。近年來，為便于工業(yè)化生產(chǎn)，主要集中在開環(huán)聚合的高效催化體系，新型結(jié)構(gòu)和組成的共聚物的合成等方面的研究，以制備更高分子量的聚乳酸。2聚乳酸的基本性能聚乳酸是其中一種研究較多和性能較好的可生物降解的高分子材料。乳酸有非常好的透明性，可在牛物體內(nèi)分解、吸收，同時(shí)其力學(xué)性能可和通用塑料媲美。聚乳酸制品廢棄后在土壤或水中，會(huì)在微生物的作用下分解成二氧化碳和水，隨后在太陽光合作

4、用下它們又會(huì)成為淀粉的起始原料，對(duì)人體無害，具有良好的生物相容性[2]。聚乳酸現(xiàn)已成為生物降解醫(yī)用材料領(lǐng)域中最受重視的材料之一。目前，聚乳酸已被廣泛應(yīng)用于藥物控制釋放材料、免拆手術(shù)縫合線和注射用微膠囊、埋植劑、骨材料、眼科材料等。此外，聚乳酸還可用于農(nóng)業(yè)、包裝材料、日用雜品等領(lǐng)域。3聚乳酸的降解乳酸是一種性能優(yōu)異的生物降解材料，能被酸、堿、生物酶等降解，降解的最終產(chǎn)物是CO2和H2O，對(duì)環(huán)境無污染。早已公認(rèn)為是最有前途的醫(yī)用可降解高分子材料。3.1聚乳酸的降解機(jī)理PLA作為聚酯類材料，其降解分為簡單水解降解和酶催化降解。簡單水解降解是酯化反應(yīng)的逆反應(yīng)，起始于水的吸收

5、，小分子的水移至樣品的表面，擴(kuò)散進(jìn)入酯鍵或親水基團(tuán)的周圍。在介質(zhì)中酸、堿的作用下，酯鍵發(fā)生自由水解斷裂，樣品的數(shù)均分子量緩慢降低，當(dāng)分子量降低到一定程度，樣品開始溶解，生成可溶的降解產(chǎn)物[3]。3.2影響聚乳酸降解的因素聚乳酸所處環(huán)境對(duì)其降解有很大關(guān)系，凡是能引起酯鍵斷裂的因素都可以使聚乳酸發(fā)生降解，主要的因素有微生物、酶、聚合結(jié)構(gòu)，此外如氧的存在與否、pH值、溫度、濕度等也對(duì)其有影響。(1)微生物微生物降解是聚乳酸在自然界中最普遍存在的降解方式，聚乳酸可以被多種微生物降解。研究結(jié)果表明，鐮刀酶念珠菌、青霉菌都可以完全吸收D，L-乳酸，部分還可以吸收可溶的聚乳酸低聚

6、物。聚乳酸的生物降解過程是間接的，是通過主鏈上不穩(wěn)定的鍵水解而成低聚物。然后在酶的作用下進(jìn)一步降解為水和二氧化碳，其中也包含大分子在鏈端開始的酶的同化作用。PLA的酯鍵水解在整個(gè)聚合物內(nèi)發(fā)生，但是如果微生物不能到達(dá)聚合物內(nèi)部，則進(jìn)一步的降解只能在聚合物的表面發(fā)生。(2)酶聚乳酸由于在主鏈上含有酯鍵，可以被酯酶加速降解。研究表明在根霉屬菌酯肪酶、豬胰腺酯肪酶、豬肝臟的羧基酯酶這幾種酶中，根霉屬菌酯肪酶對(duì)聚乳酸的降解能力最強(qiáng)。降解的程度隨著時(shí)間的延長而增加。在無定形區(qū)域21天后可完全降解，而在結(jié)晶區(qū)域卻降解得很慢，21天后降解30％左右。這是由于在結(jié)晶區(qū)域分子結(jié)構(gòu)排列緊

7、密，酶分子很難進(jìn)入到聚乳酸分子內(nèi)部，因此降解速度很慢。(3)聚合結(jié)構(gòu)對(duì)于聚乳酸的降解速度，聚乳酸的聚合結(jié)構(gòu)對(duì)其影響很大，包括化學(xué)結(jié)構(gòu)、物理結(jié)構(gòu)、表面結(jié)構(gòu)等，由于聚酯類高分子含有易水解的化學(xué)鍵，有較快的降解速度。但當(dāng)其固態(tài)結(jié)構(gòu)不同時(shí)，不同聚集態(tài)的降解速度為：橡膠態(tài)>玻璃態(tài)>結(jié)晶態(tài)。聚乳酸材料一般是在固體狀態(tài)下應(yīng)用的，同態(tài)的聚乳酸是部分結(jié)晶的高分子，結(jié)晶區(qū)的分子鏈堆積得非常緊密，對(duì)聚乳酸的降解速率有很大的影響。另外影響聚乳酸降解的因素還有分子量。4提高其使用壽命的主要方法影響聚乳酸高分子降解的因素繁多，但主要可分為材料特性和水解條件兩大類。4.1加入抗氧化劑無論是簡