聚乳酸长丝体外降解行为研究——开题报告.doc

开题报告 学院： 系别：纺织系 专业班级： 姓名： 指导老师： 聚乳酸纤维研究领域概论 1.1 聚乳酸的研究背景 聚乳酸,简称PLA，是从玉米、木薯等一些植物中提取的淀粉经酸分解后得到葡萄糖，再经乳酸菌发酵生成乳酸，乳酸分子中的羧基和羟基的反应性较高，在适当条件下容易合成高纯度的聚乳酸。用玉米加工乳酸的工艺流程如下：玉米→玉米淀粉→微生物发酵→乳酸。聚乳酸的合成方法包括直接聚合法和间接聚合法两种方法，直接聚合法的过程：乳酸→低聚物→聚乳酸，间接聚合法的过程：乳酸→丙交脂→聚乳酸。 目前,乳酸聚合主要采用丙交酝法，又称两步法，其生产工序为：第一步将乳酸脱水环化制成丙交醋；第二步将丙交酷开环聚合制得聚乳酸。 聚乳酸纤维是一种性能较好，可自然降解的纤维，也可以再生物体体液的环境下降解，可采用玉米的自然资源制取，从原料到废弃物完全是绿色、环保，同时还可以再生利用。用玉米等天然原料加工聚乳酸产品对资源的综合利用、减少环境污染具有重要的意义和开发价值，因而受到了广泛的关注。 1.2 聚乳酸纤维国内外发展的历史和现状 人类在21世纪的最大课题之一是保护环境。当前人类生存的唯一家园——地球的环境污染已经引起所有人的关注，塑料和合成纤维虽然都很有用，但大多数不能自然分解，其废弃物会造成污染。随着以石油的矿物质为原料制造合成纤维的生产过程所排放的二氧化碳已经造成严重的温室效应和大气的污染，同时由于世界范围的矿物质的开采和消耗量不断增大，原始自然资源的严重减少甚至走向缺乏。绿色环保问题已成为全球关注的核心问题自20世纪60年代，人们开始研究和开发生物可降解聚合物，以保护环境。其中以聚乳酸纤维最为瞩目。聚乳酸也称为聚丙交酯，它属于聚酯家族，因为具有良好的加工性能，优良的生物相容性和合适的力学性能，所以制品种类很多，用途很广泛。聚乳酸纤维是一种可完全生物降解的合成纤维，它可从玉米、木薯等物质中获取。由其生产的制品废弃后在土壤中经微生物作用可降解为二氧化碳和水，燃烧时，不会散发有毒气体，不会造成环境污染，是一种可以循环利用的、可持续发展的绿色环保生态纤维，因此得到国内外广泛的关注和应用。 1.3聚乳酸纤维的性能 1.3.1 聚乳酸纤维的机械性能 聚乳酸纤维的细度较细，强度30- 50CN/tex，伸长率30%- 40%，回潮率和聚酯纤维相近，约为 0.4%- 0.6%，卷曲30- 50/10cm ，比重1.25g/cm3，熔点170。聚乳酸纤维的比重小于涤纶，大于锦纶6，因此聚乳酸纤维的制成品比较轻盈。聚乳酸纤维的熔点与涤纶，锦纶比较要明显低，聚乳酸纤维的断裂强度和断裂伸长率都于涤纶接近；因此，聚乳酸纤维属于高强、中伸、低模型，这些使得其面料能够制成高强力、延伸性好、手感柔软、悬垂性好、回弹性好以及较好卷曲性和卷曲持久性的纺织品。 1.3.2 聚乳酸纤维的热学和光学性能 聚乳酸纤维具有较高的结晶性和取向性，因此具有较高的耐热性，聚乳酸纤维的的燃烧热低于聚酯和聚酰胺纤维，燃烧时产生的烟雾很少；聚乳酸虽不能阻燃，但有一定的熄灭性，而且其持续时间短，通过比较简单的阻燃处理，即可获得较为理想的阻燃性能。聚乳酸有很好的抗紫外线功能，在紫外线长期照射下，其断裂强度和断裂伸长率几乎不变。 1.3.3 聚乳酸纤维的生物可降解性能 聚乳酸纤维及其共聚物有良好的生物降解性，在土壤、淤泥、海水或河水等具有一定温湿度的自然环境中，PLA纤维首先开始水解，生成为CO2 和H2O，CO2和H2O通过光合作用，重新变成乳酸的原料——淀粉。 聚乳酸纤维制品具有抗菌和防腐性能，可用于服装、服饰医用防护及其他各领域的纺织产品。 聚乳酸纤维生物体内降解，同时也可以被生物体吸收。在人体中聚乳酸也可以被吸收， 对人体无害，无积累，聚乳酸纤维具有无毒、防毒和抗菌作用，它的人体可吸收性在医学上开发了免拆手术缝合线。 1.4 聚乳酸纤维的降解特性 从分子结构角度看，高分子聚合物材料的降解主要有3 种方式:(1)主链降解生成低聚物和单体；(2) 侧链水解生成可溶性的单链高分子化合物；(3)交链点裂解生成可溶性的线性高分子。聚乳酸的降解， 一般认为主要方式为本体降解，即以第1 种方式降解[1] 。 从聚乳酸类材料来看其降解又可分为简单水解降解和酶催化水解降解。 简单水解降解是水分子攻击聚乳酸分子中的酯键，使其分解为羧酸和醇的反应，是酯化反应的逆反应。 聚乳酸的酶催化降解是一个间接的过程，首先是主链上不稳定的C-O键水解生成低聚物，然后在酶的作用下进一步降解为二氧化碳和水，和纤维素等天然聚合物的降解是不同的。天然聚合物的降解，一般是直接和酶反应；