生物降解高分子材料——聚乳酸.doc

生物降解高分子材料——聚乳酸 摘要：生物降解材料聚乳酸的性质及其制备方法的研究进程，其中主要介绍了通过开环聚合反映制取聚乳酸的方法以及聚乳酸易降解的特性，此外还讲了我国在聚乳酸方面的研究，最后介绍了聚乳酸在医药等方面的重大应用以及聚乳酸的发展前景。 关键词：环境 材料 生物降解 聚乳酸 前景 正文： 人类经济和社会的发展常常以扩大开发自然资源和无偿利用环境作为发展模式，这一方改造了空前巨大的物质财富和前所未有的社会文明，另一方面也造成了全球性自然环境的破坏。资源与能源是制造材料和推动材料发展的两大支柱。同时，材料的生产和使用过程也会带来众多的环境问题。因而，传统材料的生态化和开发新型生态材料以缓解日益恶化的环境问题，即材料与环境如何协调发展的问题日益受到人们重视，出现了“环境材料（ecomaterial）”的概念和环境材料学这一新兴的交叉学科，要求材料在满足使用性能要求的同时具有良好的全寿命过程的环境协调性，赋予材料及材料产业以环境协调功能。环境材料是未来新材料的重要方面之一。开发既有良好的使用性能，又具有较高的资源利用率，且对生态一步发展，能够更有效地利用有限的资源和能源，尽可能地减少环境负荷，实现材料产业和人类社会的可持续发展。 随着人类驾驭自然的本领按几何级数增长,向自然环境摄取的物质和抛弃的废弃物就越多。人类对自然环境的影响和干预越大,自然环境对人类的反作用就越大［1］。当自然环境达到无法承受的程度时,在漫漫岁月里建立起来的生态平衡,就会遭到严重的破坏。材料的性能在很大程度上决定于环境的影响，环境包括“社会环境”和自然环境。其中人所组成的社会因素的总体称为社会环境。自然因素的总体称为自然环境，目前认为是以大气、水、土壤、地形、地质、矿产等一次要素为基础，以植物、动物、微生物等作为二次要素的系统的总体。为了得到更好的环境，开始从不同的环境材料开始研究.。 聚乳酸的合成与制备方法 　　乳酸的直接缩合是作为早期制备PLA的简单方法，但一般只能得到低聚物(数均分子量小于5000，分子量分布约2.0)，而且聚合温度高于180℃时，通常导致产物带色。到目前为止，PLA主要是通过LA的开环聚合制得。依据引发剂的不同，LA的开环聚合可分为正离子聚合、负离子聚合和配位聚合。目前，聚乳酸以乳酸或其衍生物乳酸酯为原料(最常见的是采用左旋乳酸为原料)，通过化学合成得到聚合物。高力学性能的聚乳酸是指旋光纯度高的聚 L酸(PIJA)，单体为￡一乳酸。合成工艺大致可以分为间接合成法和直接合成法。直接合成法，也被称作一步聚合法，是利用乳酸直接脱水缩合反应合成聚乳酸。直接法优点操作简单，成本低。缺点乳酸纯度要求高，反应时间长，反应温度控制要求严格［2］。 LA正离子开环聚合是烷氧键断开，每次增长是在手性碳上，因此外消旋成了不可避免的，而且随聚合温度的升高而增加。另外的不足之处在于：能引发LA正离子聚合的引发剂不多，而且难以得到高分子量的PLA；不能用来制得现在使用较多的PLGA。LA负离子开环聚合的合适引发剂是仲或叔丁基锂和碱金属烷氧化物；较弱的碱如苯甲酸钾，硬脂酸钾只能在120 ℃以上进行本体聚合。LA负离子开环聚合比正离子聚合的速度快得多，引发和链增长涉及到烷氧负离子向酰氧键的进攻，尽管该步不会导致外消旋，但烷氧负离子能使单体脱质子化，从而导致部分外消旋化，而且使聚合物分子量受到限制。高分子量的PLA能通过丁基锂和伯醇(如苯甲醇、PEG的单甲基醚等)原位反应生成的引发体系来实现。PLA 由乳酸聚合得到。由于乳酸是手性分子，因而对应的PLA 分为聚L － 乳酸(PLLA)、聚D － 乳酸(PDLA)和D，L － 乳酸共聚物(PDLLA)。PDLLA是无定形聚合物，降解较快，主要用于生物医用材料;聚L － 乳酸是半结晶性聚合物，力学性能好，降解可控，可广泛应用于前述的各个领域，是更有发展前途的高分子材料. ［3］ 在开环聚合中，LA的配位开环聚合更显重要，引发剂常为辛酸亚锡或异丙醇铝或双金属μ-氧桥烷氧化合物引发剂［(n-C4H9O)2.AlO］2Zn 等。Goosen等专门研究了辛酸亚锡引发DL-LA聚合中产物分子量的影响因子，认为要制得高分子量的PDLLA，条件一为单体的高纯度，条件二为高真空封管聚合。当真空度由100mmHg上升到0.05mmHg 时，产物分子量提高了10倍。作者解释条件二也是为保证聚合体系的高纯度而已。另外，Ikada也研究了辛酸亚锡引发LLA本体聚合制备不同分子量PLLA的条件。目前, 聚乳酸的合成主要有2 种方法, 即直接缩聚法和丙交酯开环聚合法。 直接缩聚法 该方法是通过乳酸分子间的脱水和酯化作用, 将乳酸单体逐步缩合聚合成聚乳酸。乳酸分子同时具有 OH 和 COOH, 可直接缩聚。反应方程式如下:该方法的弊端是水作