【聚乳酸(PLA)概述】
聚乳酸(PLA)是一种由乳酸单元聚合而成的生物可降解的热塑性脂肪族聚酯。它具有诸多优势,包括出色的机械性能、良好的热塑性、生物相容性以及生物降解性。由于这些特性,PLA广泛应用于多个领域,如药物缓释系统、生物医学材料、组织工程、合成纤维等。随着高分子材料在日常生活和工业生产中的广泛应用,废弃材料对环境造成了日益严重的污染。传统的处理方式,如焚烧、填埋等,都存在不足,因此,开发像PLA这样的生物可降解材料成为了减轻环境负担的有效途径。
【生物降解机理】
生物降解是高分子材料在微生物作用下转化为简单化合物的过程,通常包括水合作用、强度损失、物质整体化丧失和质量损失四个阶段。高分子材料的生物降解能力受其结构影响,例如含有亲水性基团的材料更易降解。分子量、聚合物类型(脂肪族对芳香族)、分支和交联度等因素都会影响材料的生物降解性。此外,材料表面的粗糙度也会影响降解速度,粗糙表面的材料降解更快。
【聚乳酸的基本性质】
PLA由L-乳酸单体聚合而成,有三种形式:PLLA、PDLA和PDLLA。其中,PLLA和PDLLA是最常见和实用的。PLLA是半结晶性的,硬度较大,具有较高的熔点,其物理性能与PET和PA-6相似。PLLA和PDLA的外消旋体结晶性好,透明度高,而PDLLA则是无定形且透明。PLA具有良好的抗溶剂性、防潮性、耐油脂性和透气性,这使得它在包装和医疗领域有广泛的应用。
【合成与改性】
PLA的合成通常涉及乳酸的化学或生物催化聚合。为了优化其性能,PLA常常需要进行改性,例如通过共聚、接枝、填充或混合其他材料来改善其结晶性、机械性能、热稳定性和降解速率。例如,通过共聚可以调整其降解时间,以满足不同应用的需求。
【应用领域】
1. **药物释放**:PLA作为药物载体,可实现药物的控制释放,提高治疗效果。
2. **生物医学**:由于其良好的生物相容性,PLA被用于制造外科手术缝合线、骨修复材料、组织工程支架等。
3. **包装**:生物可降解的特性使PLA成为环保包装材料的选择,尤其适用于一次性餐具和食品包装。
4. **纺织**:PLA纤维用于制作衣物和无纺布,既环保又舒适。
【总结】
聚乳酸(PLA)作为一种环保、可降解的高分子材料,其合成、改性及其在多个领域的应用日益受到关注。通过理解其生物降解机制和基本性质,科学家和工程师们能够设计出更符合需求的PLA产品,以减少对环境的影响,同时满足现代社会对可持续材料的需求。