文档介绍：聚乳酸合成及应用研究
摘要:综述了聚乳酸的合成方法,介绍了其生产应用现状。
关键词:聚乳酸乳酸丙交酯生物降解材料
随着科学与社会的发展,环境和资源问题越来越受到人们的重视,成为全球性问题。以石油为原料的塑料材料应用广泛,这类材料使用后很难回收利用,造成了目前比较严重的“白色污染”问题。而且石油资源不可再生,大量的不合理使用给人类带来了严重的资源短缺问题。可降解材料的出现,尤其是降解材料的原材料的可再生性为解决这一问题提供了有效的手段。
聚乳酸(PLA)是目前研究应用相对较多的一种,它是以淀粉发酵(或化学合成)得到的以乳酸为基本原料制备得到的一种环境友好材料,它不仅具有良好的物理性能,还具有良好的生物相容性和降解性能。聚乳酸属于脂肪族聚酯化合物。聚乳酸的分子构象存在3种异构体,即左旋的L-PLA,右旋的D-PLA以及内消旋的D,L-PLA。由发酵产生的聚乳酸大部分为L-PLA。PLA的几种旋光性结构中,L- PLA及D-PLA是半结晶高分子,机械强度较好;D,L-PLA是非结晶高分子,降解快,强度耐久性差。其中L-PLA由于降解产物是左旋乳酸,能被人体完全代谢,无毒、无组织反应。由于不同的聚乳酸的分子构象,对最终产品的性能产生影响,所以在聚乳酸形成时,控制不同分子构象的相对比例,就可得到不同性能的聚合体。
1913年法国人首先用缩聚的方法合成了聚乳酸,其产量、相对分子质量都很低,实际用途不大。1954年,美国Dupont公司用间接法制备出高相对分子质量的聚乳酸,1962年,美国Cyanamid公司发现聚乳酸具有良好的生物相容性并将聚乳酸应用于医学领域,作为生物降解医用缝线。美国的Dow化学公司和Cargill公司各出资50%组建的CargillDow聚合物公司研制、开发出了新一代PLA树脂及其合金。日本Mitsui Toatsu公司也推出了新一代改进型聚乳酸树脂(商品名为Lacea),并于1994年建成年产100t的发酵设备。目前,美国Chronopol公司开发的PLA树脂已经半商业化,并计划在未来几年内建成世界级PLA生产装置。芬兰纽斯特(Neste)公司开发的聚乳酸产品也已经投入生产。哈尔滨市威力达公司与瑞士伊文达·菲瑟公司就合作建设世界第二大聚乳酸(该项目总投资4亿元,预计投产后每年可生产聚乳酸1万吨)生产基地的技术引进进行新一轮洽谈,并取得实质性进展;双方基本确定引进的方式、时间、价格等事宜;该项目将于2005年内建成投产。
1 聚乳酸的合成方法
1. 1 直接聚合
溶液聚合方法
Hiltunen等研究了不同催化剂对乳酸直接聚合的影响,在适合催化剂和聚合条件下,可制得相对分子质量达3万的聚乳酸。日本Ajioka等开发了连续共沸除水直接聚合乳酸的工艺,PLA相对分子质量可达30万,使日本Mitsui Toatsu化学公司实现了PLA的商品化生产。国内赵耀明1以D,L-乳酸为原料,联苯醚为溶剂,锡粉为催化剂(200目),在130℃、4000Pa条件下共沸回流,通过溶液直接聚合制得相对分子质量为4万的聚合物。秦志中2等用锡粉作催化剂,分阶段升温减压除水,通过本体及溶液聚合制备了相对分子质量达到20万的高分子量聚乳酸;他们的研究表明在直接法制备聚乳酸的过程中,为防止前期带出大量的低聚物,并且确保在聚合反应过程中所生成的水排