聚乳酸及其共聚物纖維

聚乳酸及其共聚物纖維

1．聚乳酸的原料
聚乳酸（PLA）是以乳酸為基本原料制得的。所有碳水化合物富集的物質，例如糧食、有機廢棄物（如玉米芯或其它農作物的根、莖、葉、皮，城市有機廢物，工業下腳等）都是乳酸生產的原料。
( ]- W# Y' L+ e, T) ]0 D我國發酵乳酸工業主要采用玉米、大米、薯干粉等為發酵原料。
$ W. d" M# h# m6 W" w2．聚乳酸的合成
聚乳酸的合成方法通常有兩種，即丙交酯（乳酸的環狀二聚體）的開環聚合和乳酸的直接聚合。
利用乳酸直接縮聚制備PLA生產工藝簡單，但得到的聚合物分子量低，且所得聚合物分子量分布較寬，其力學性能、降解性能等不能滿足生物醫學的需要。
# `. h. }' U8 g聚乳酸及其共聚物的最大問題是價格相當高。分子量超過100000的聚乳酸通常由價格很貴的丙交酯聚合制得，因此其在塑料和纖維方面的應用受到限制。
最近，國外正嘗試用生物合成法制取聚乳酸，即培養、篩選合適的微生物，在體內直接合成聚乳酸，并通過一定的方法提取聚乳酸。該法可達到清潔生產，同時可進一步降低生產成本、提高產品的各種性能指標，擴大市場應用范圍。
& ?: u0 X7 Z4 W7 ?) ^3 k/ I1 t2 y由于聚乳酸均聚物為疏水性物質，降解周期不易控制，因此聚乳酸共聚物的合成成了近年來醫用生物降解性高分子材料的研究熱點之一。
; @) o  H/ e3 S7 r% @9 s3．聚乳酸的結構與性能
% {! @) R/ X: O% ?+ k+ v聚乳酸也稱為聚丙交酯，是一種線型聚酯類高分子。由于原料乳酸是光活性物質，有D型和L型兩種光學結構體，因此聚乳酸亦有聚D-乳酸（PDLA）、聚L-乳酸（PLLA）和聚D，L-乳酸（PDLLA）之分。
體內試驗表明，聚乳酸可發生水解反應。降解速度與其分子量和結晶度有關。分子量越高，降解越慢。降解首先發生在聚合物無定型區，降解形成的較小分子鏈可能重排成結晶，故聚合物的結晶度在降解開始階段有時會升高，材料的外形和質量無明顯變化。隨后（約21d），結晶區大分子開始降解，隨著分子量的降低和一些疏水性甲基從大分子鏈上斷裂，聚合物的機械強度減弱，親水性和溶解性增加，隨著水分子擴散進入材料的速度加快，水解反應自動加速，50d后，結晶區完全消失，隨后，材料明顯失重和溶解直至完全消失。聚乳酸制成的塑料和纖維，廢棄在自然界中能在六個月內被常見的微生物完全分解而消失。
聚乳酸水解的中間產物為乳酸，它是體內糖的正常代謝產物，可循乳酸的代謝途徑參與體內生化代謝，最終生成無害的小分子水和二氧化碳。故該聚合物無毒、無刺激性、體內可吸收，具良好的生物相容性。而且其降解產物二氧化碳和水通過光合作用又可變成淀粉，這樣可在自然界中循環。因此，聚乳酸被公認為是一種優異的“綠色”聚合物，具有可持續發展的廣闊使用前景。
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PLA的基本性能