聚乳酸(PLA)生物可降解材料课件.ppt

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1、聚乳酸生物可降解材料2021/7/29目录12346522021/7/29生物降解材料是20世纪80年代后随着环境、能源等矛盾的凸显而发展起来的新型材料，作为一种可自然降解的材料，在环保方面起到了独特的作用，其研究和开发已得到迅速发展，作为解决“白色污染”最为有效的途径，已引起环境专家、材料学家及更多领域人士的关注。生物可降解高分子材料一般是指降解温度不超过50℃，可在几个月到几年时间内完全降解的材料。31生物可降解材料概况2021/7/291生物可降解材料概况淀粉聚乳酸聚己内酯五大热门可降解材料近年来比较活跃4聚丁二酸丁二醇

2、酯聚羟基脂肪酸酯聚乳酸(PLA)生产过程无污染，可以生物降解，实现在自然界中的循环，有着良好的生物相容性，是理想的绿色高分子材料,在各个行业中的应用前景脱颖而出。2聚乳酸降解概述合成的聚乳酸材料，具有与聚酯相似的防渗透性，同时具有与聚苯乙烯相似的光泽度、透光性和加工性。2021/7/2952021/7/292聚乳酸降解概述031719212426283338Day47Day47聚乳酸(PLA)属于线型热塑性生物可降解脂肪族聚酯。以玉米、小麦、木薯等一些植物中提取的淀粉为最初原料,经过酶分解得到葡萄糖,再经过乳酸菌发酵后变成乳酸

3、,然后经过化学合成得到高纯度聚乳酸。聚乳酸制品废弃在土壤或水中，47天内会在微生物、水、酸和碱的作用下彻底分解成CO2和H2O，成为植物光合作用的原料，不会对环境产生污染，因而是一种完全自然循环型的可生物降解材料。6聚乳酸降解概述由于乳酸具有旋光性,因此对应的聚乳酸有三种:PDLA、PLLA、PDLLA(消旋)  。PLLA和PDLA是部分结晶高分子，力学强度较好，常用作医用缝合线和外科矫形材料。药物控释制剂常采用PLLA和PDLLA,但更多的是使用PDLLA。PLLA的降解产物L一乳酸能被人体完全代谢，因而比D-PLA更具竞

4、争力。2021/7/292聚乳酸降解概述聚乳酸生物材料的制备及降解过程82021/7/293PLA的体内降解PLA的水解是个复杂的过程，主要包括4个现象：吸水、酯键的断裂、可溶性齐聚物的扩散和碎片的分解。降解的主要方式：本体侵蚀。PLA材料浸入水性介质中或植人体内后，首先发生材料吸水。水性介质渗入聚合物基质，导致聚合物分子链松弛，酯键开始初步水解，分子量降低，逐渐降解为低聚物。聚乳酸的端羧基(由聚合引入及降解产生)对其水解起催化作用，随着降解的进行，端羧基量增加，降解速率加快，从而产生自催化现象。内部降解快于表面降解，这归因于

5、具端羧基的降解产物滞留于样品内，产生自加速效应。9PLA的体内降解随着降解进行，材料内部会有越来越多的羧基加速内部材料的降解，进一步增大内外差异。当内部材料完全转变成可溶性齐聚物并溶解在水性介质中时，就会形成表面由没有完全降解的高聚物组成的中空结构。进一步降解才使低聚物水解为小分子，最后溶解在水性介质中。整个溶蚀过程是由不溶于水的固体变成水溶性物质。宏观上是材料整体结构破坏，体积变小，逐渐变为碎片，最后完全溶解并被人体吸收或排出体外；微观上是聚合物大分子链发生化学分解，如分子量变小、分子链断开和侧链断裂等，变为水溶性的小分子而

6、进入体液，被细胞吞噬并被转化和代谢。4PLA的体外降解聚乳酸的分解有两个阶段：经水解反应分解之后再靠微生物分解在自然环境中首先发生水解，通过主链上不稳定的酯键水解而成低聚物，然后，微生物进入组织物内，将其分解成二氧化碳和水。在堆肥的条件下（高温和高湿度），水解反应可轻易完成，分解的速度也较快。在不容易产生水解反应的环境下，分解过程是循序渐进的。2021/7/29PLA的体外降解12微生物在自然界中普遍存在，聚乳酸可以被多种微生物降解。如镰刀酶念珠菌，青霉菌，腐殖菌等。不同细菌对不同构形的聚乳酸的降解情况是不同的。研究结果表明，

7、镰刀酶念珠菌、青霉菌都可以完全吸收D,L乳酸，部分还可以吸收可溶的聚乳酸低聚物。5降解影响因素(1)pH值酸或碱都能催化PLA水解。聚乳酸在碱性条件下降解速率>酸性条件下降解速率>中性条件下降解速率。(2)结晶度降解过程总是从无定形区到结晶区.这是由于结晶区分子链段堆积紧密，水不容易渗透进去。先渗入无定型区，导致酯键的断裂，当大部分无定型区已降解时，才由边缘向结晶区的中心开始降解。在无定型区水解过程中，生成立构规整的低分子物质，结晶度增大，延缓了进一步水解的进行5聚乳酸降解因素(3)分子量及分子量的分布分子量与降解速率成反比。

8、分子量越大，聚合物的结构越紧密，内部的酯键越不容易断裂；而且，分子量越大，经降解所得的链段越长，不易溶于水中，产生的水和氢正离子越少，使pH值下降缓慢，这也是其降解速率比低分子量聚乳酸的低的原因之一。对于平均分子量相同的聚合物来说，分子量分布越宽，降解速率越快。这是因为分子量