工厂一线-聚乳酸及其共聚物纤维

聚乳酸及其共聚物纤维

1．聚乳酸的原料
聚乳酸（PLA）是以乳酸为基本原料制得的。所有碳水化合物富集的物质，例如粮食、有机废弃物（如玉米芯或其它农作物的根、茎、叶、皮，城市有机废物，工业下脚等）都是乳酸生产的原料。
我国发酵乳酸工业主要采用玉米、大米、薯干粉等为发酵原料。
2．聚乳酸的合成
聚乳酸的合成方法通常有两种，即丙交酯（乳酸的环状二聚体）的开环聚合和乳酸的直接聚合。
利用乳酸直接缩聚制备PLA生产工艺简单，但得到的聚合物分子量低，且所得聚合物分子量分布较宽，其力学性能、降解性能等不能满足生物医学的需要。
聚乳酸及其共聚物的最大问题是价格相当高。分子量超过100000的聚乳酸通常由价格很贵的丙交酯聚合制得，因此其在塑料和纤维方面的应用受到限制。
最近，国外正尝试用生物合成法制取聚乳酸，即培养、筛选合适的微生物，在体内直接合成聚乳酸，并通过一定的方法提取聚乳酸。该法可达到清洁生产，同时可进一步降低生产成本、提高产品的各种性能指标，扩大市场应用范围。
由于聚乳酸均聚物为疏水性物质，降解周期不易控制，因此聚乳酸共聚物的合成成了近年来医用生物降解性高分子材料的研究热点之一。
3．聚乳酸的结构与性能
聚乳酸也称为聚丙交酯，是一种线型聚酯类高分子。由于原料乳酸是光活性物质，有D型和L型两种光学结构体，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。
体内试验表明，聚乳酸可发生水解反应。降解速度与其分子量和结晶度有关。分子量越高，降解越慢。降解首先发生在聚合物无定型区，降解形成的较小分子链可能重排成结晶，故聚合物的结晶度在降解开始阶段有时会升高，材料的外形和质量无明显变化。随后（约21d），结晶区大分子开始降解，随着分子量的降低和一些疏水性甲基从大分子链上断裂，聚合物的机械强度减弱，亲水性和溶解性增加，随着水分子扩散进入材料的速度加快，水解反应自动加速，50d后，结晶区完全消失，随后，材料明显失重和溶解直至完全消失。聚乳酸制成的塑料和纤维，废弃在自然界中能在六个月内被常见的微生物完全分解而消失。
聚乳酸水解的中间产物为乳酸，它是体内糖的正常代谢产物，可循乳酸的代谢途径参与体内生化代谢，最终生成无害的小分子水和二氧化碳。故该聚合物无毒、无刺激性、体内可吸收，具良好的生物相容性。而且其降解产物二氧化碳和水通过光合作用又可变成淀粉，这样可在自然界中循环。因此，聚乳酸被公认为是一种优异的“绿色”聚合物，具有可持续发展的广阔使用前景。

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