生物醫(yī)用高分子聚乳酸

1、L/O/G/O聚乳酸PLA高分子化學(xué)與物理高分子化學(xué)與物理 131102062 楊麗云楊麗云L/O/G/OL/O/G/O潛在的危害：廢舊塑料包裝物混在土壤中，影響農(nóng)作物吸收養(yǎng)分和水分，將導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)拋棄在陸地或水體中的廢舊塑料包裝物，被動物當(dāng)作食物吞入，導(dǎo)致動物死亡混入生活垃圾中的廢舊塑料包裝物很難處理：填埋處理將會長期占用土地，混有塑料的生活垃圾不適用于堆肥處理，分揀出來的廢塑料也因無法保證質(zhì)量而很難回收利用目錄目錄一、聚乳酸簡介一、聚乳酸簡介二、聚乳酸的制備方法二、聚乳酸的制備方法三、聚乳酸的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀三、聚乳酸的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀四、聚乳酸的應(yīng)用及發(fā)展前景四、聚乳酸的應(yīng)用及發(fā)展前景L/

2、O/G/O一、聚乳酸簡介聚乳酸簡介 聚乳酸(PLA)是一種具有優(yōu)良的生物相容性和可生物降解性的合成高分子材料。PLA這種線型熱塑性生物可降解脂肪族聚酯是以玉米、小麥、木薯等一些植物中提取的淀粉為最初原料,經(jīng)過酶分解得到葡萄糖,再經(jīng)過乳酸菌發(fā)酵后變成乳酸,然后經(jīng)過化學(xué)合成得到高純度聚乳酸。聚乳酸制品廢棄后在土壤或水中,30天內(nèi)會在微生物、水、酸和堿的作用下徹底分解成CO2和H2O,隨后在太陽光合作用下,又成為淀粉的起始原料,不會對環(huán)境產(chǎn)生污染,因而是一種完全自然循環(huán)型的可生物降解材料。 優(yōu)勢：優(yōu)勢： 原料來源充足 能耗量低 生物可降解性良好 機械性能及物理性能良好 安全性缺點：缺點：(1)聚乳酸

3、中有大量的酯鍵,親水性差,降低了它與其它物質(zhì)的生物相容性;(2)聚合所得產(chǎn)物的相對分子量分布過寬,聚乳酸本身為線型聚合物,這都使聚乳酸材料的強度往往不能滿足要求,脆性高,熱變形溫度低(0146MPa負(fù)荷下為54),抗沖擊性差;(3)降解周期難以控制;(4)價格太貴,乳酸價格以及聚合工藝決定了PLA的成本較高。這都促使人們對聚乳酸的改性展開深入的研究。 生物相容性生物相容性u聚乳酸具有良好的生物相容性和生物降解性，其降解聚乳酸具有良好的生物相容性和生物降解性，其降解產(chǎn)物能被生物體所吸收，并且其代謝產(chǎn)物產(chǎn)物能被生物體所吸收，并且其代謝產(chǎn)物乳酸是體內(nèi)乳酸是體內(nèi)三竣酸循環(huán)的中間物質(zhì)。三竣酸循環(huán)的中間物

4、質(zhì)。uPLAPLA的強度較高，主要用于醫(yī)療器械以及骨折固的強度較高，主要用于醫(yī)療器械以及骨折固定裝置等。定裝置等。u由于其良好的生物活性，也被用做骨填充和替由于其良好的生物活性，也被用做骨填充和替換材料。換材料?？咕钥咕評一般的生物降解性塑料，細(xì)菌和霉菌等微生物處于容易附生的傾向。u聚乳酸中含有極微量的乳酸或低聚物，這些物質(zhì)在材料表面浸出一部分，將材料表面與人的肌膚同樣保持弱堿性，防止了細(xì)菌和霉菌等微生物的附著和繁殖。聚乳酸是唯一具有優(yōu)良抑菌及抗霉特性的生聚乳酸是唯一具有優(yōu)良抑菌及抗霉特性的生物可降解塑料。物可降解塑料。安全性：安全性：u聚乳酸是由脂肪族聚酯構(gòu)成的疏水性結(jié)晶性聚聚乳酸是由脂

5、肪族聚酯構(gòu)成的疏水性結(jié)晶性聚合物，只要不在高溫合物，只要不在高溫高濕環(huán)境下長時間放置，就高濕環(huán)境下長時間放置，就幾乎不產(chǎn)生加水分解。幾乎不產(chǎn)生加水分解。作為發(fā)酵食品容器也有在作為發(fā)酵食品容器也有在一定時間能夠安全使用的質(zhì)地。一定時間能夠安全使用的質(zhì)地。u焚化聚乳酸的燃燒熱值是焚化傳統(tǒng)塑料（如聚焚化聚乳酸的燃燒熱值是焚化傳統(tǒng)塑料（如聚乙烯）的一半，而且焚化聚乳酸絕對不會釋放出乙烯）的一半，而且焚化聚乳酸絕對不會釋放出氮化物、硫化物等有毒氣體。氮化物、硫化物等有毒氣體。以以PET（聚對苯二甲酸乙二醇酯）（聚對苯二甲酸乙二醇酯）為例與為例與PLA作比較作比較以以PET（聚對苯二甲酸乙二醇酯）（聚對苯

6、二甲酸乙二醇酯）為例與為例與PLA作比較作比較L/O/G/O二、PLA的制備方法乳酸即2-羥基丙酸 PLAPLA的制備方法的制備方法丙交酯聚合法：u乳酸原料轉(zhuǎn)化成丙交酯 乳酸PLA低聚物丙交酯（移出）u丙交酯開環(huán)聚合得到預(yù)期的較高分子量PLA產(chǎn)品 丙交酯 PLA （連續(xù)熔融聚合和間歇熔融聚合）催化劑PLAPLA的制備方法的制備方法乳酸直接聚合法：u乳酸溶液聚合u乳酸熔融聚合u直接固相聚合u與其他材料共聚體系共沸點，避免聚合物降解，操作設(shè)備復(fù)雜，純化困難分子量不如溶液聚合，催化劑是研究重點熔融聚合+固相聚合，分子量大，降低副反應(yīng)L/O/G/O三、PLA的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀現(xiàn)在市場上的PLA纖維及其原

7、料大部分來源于日本，美國和德國發(fā)展歷史uPelouze 首先發(fā)現(xiàn)了聚酸線性二聚體乳酰乳酸的形成； uNef證實乳酸在低壓和高溫下發(fā)生脫水反應(yīng)可形成3-7聚合度的低聚物uCarothers等提出使用乳酸二聚物聚合的二步法，合成高分子量的PLAu20世紀(jì)60年代后期，研究者開始研究PLA及其共聚物在生物醫(yī)學(xué)方面的運用，如手術(shù)縫合線uEe Santis等分析了等規(guī)的PLLA（聚L-乳酸）和它們的共聚物在制藥學(xué)上的運用，如作為藥物釋放系統(tǒng)的基材等u1986，Battelle公司和杜邦公司各自開始了把PLA作為日用塑料應(yīng)用的生產(chǎn)和加工技術(shù)的研究u2005年1月，目前世界上最大的PLA生產(chǎn)公司Nature

8、works LLC，擁有11-12種不同等級的PLA，適用于吹膜、雙軸取向膜、熱膜、注塑成型、瓶子及纖維等不同用途uNatureworks公司的PLA纖維2004年開始進(jìn)入我國市場，非纖維用途的PLA樹脂2005年2月進(jìn)入我國市場，我國目前工業(yè)用聚乳酸的制備主要處于在實驗室 L/O/G/O四、四、PLAPLA的應(yīng)用的應(yīng)用及發(fā)展前景及發(fā)展前景5、生物醫(yī)學(xué)材料、生物醫(yī)學(xué)材料 聚乳酸聚乳酸（PLA）1、包裝材料（食品，汽車，電子、包裝材料（食品，汽車，電子 等領(lǐng)域等領(lǐng)域2、一次性生活用品和餐飲用具、一次性生活用品和餐飲用具3、農(nóng)林漁業(yè)材料、農(nóng)林漁業(yè)材料4、纖維紡織材料、纖維紡織材料。 外科手術(shù)縫合線

9、 藥物控制釋放系統(tǒng) 組織工程方面的應(yīng)用 骨折內(nèi)固定材料 基因治療載體 眼科材料 聚乳酸及其共聚物的研究與應(yīng)用是近年聚乳酸及其共聚物的研究與應(yīng)用是近年來生物醫(yī)學(xué)材料研究的重要方向，為生物醫(yī)來生物醫(yī)學(xué)材料研究的重要方向，為生物醫(yī)學(xué)的發(fā)展提供了新的手段。學(xué)的發(fā)展提供了新的手段。 目前國內(nèi)外學(xué)者正從基礎(chǔ)和應(yīng)用兩方面目前國內(nèi)外學(xué)者正從基礎(chǔ)和應(yīng)用兩方面廣泛展開對聚乳酸體系的研究開發(fā)，重點是廣泛展開對聚乳酸體系的研究開發(fā)，重點是生物降解性試驗方法及評價標(biāo)準(zhǔn)、降解機理、生物降解性試驗方法及評價標(biāo)準(zhǔn)、降解機理、合成加工和應(yīng)用技術(shù)等。隨著研究的不斷深合成加工和應(yīng)用技術(shù)等。隨著研究的不斷深入，隨著生物醫(yī)學(xué)和材料學(xué)的

10、進(jìn)一步結(jié)合，入，隨著生物醫(yī)學(xué)和材料學(xué)的進(jìn)一步結(jié)合，聚乳酸及其共聚物在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究將聚乳酸及其共聚物在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究將會越來越廣泛和深入。會越來越廣泛和深入。隨著PLA纖維聚合工藝的局部成熟，它被認(rèn)為是最具發(fā)展前景的“綠色環(huán)?！崩w維之一。它具有芯吸導(dǎo)濕性、良好的抗紫外線性和耐菌性，優(yōu)良的阻燃性、出色的回彈性及懸垂性。因此用PLA纖維制得的非織造布可用于農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè)；園藝園藝方面，可用作種子培植、育秧、防霜及除草用布等；在醫(yī)療衛(wèi)生醫(yī)療衛(wèi)生方面，可用作手術(shù)衣、手術(shù)覆蓋布、口罩等，也可用作尿布、婦女衛(wèi)生巾的面料及其他生理衛(wèi)生用品；在生活用品生活用品方面，可用作衣料、擦揩布、濾渣袋等。PLA薄膜有

11、高透明度、高光澤度等優(yōu)點，同時具有持久宜人香味和優(yōu)質(zhì)的透氣性，能使得凈菜、面包、油炸圈等保持新鮮，可作為食品包裝材料廣泛應(yīng)用。 聚乳酸應(yīng)用的突破，最有可聚乳酸應(yīng)用的突破，最有可能是出現(xiàn)在包裝市場，而且最能是出現(xiàn)在包裝市場，而且最有可能是在食品包裝方面。有可能是在食品包裝方面。 擁有世界上最大的聚乳酸擁有世界上最大的聚乳酸品牌的美國卡基爾品牌的美國卡基爾道聚合物公道聚合物公司的聚乳酸市場大約司的聚乳酸市場大約80%是在是在包裝方面。包裝方面。 由于聚乳酸復(fù)合材料的生物降解性由于聚乳酸復(fù)合材料的生物降解性和利于回收和利于回收,不對環(huán)境產(chǎn)生壓力不對環(huán)境產(chǎn)生壓力,可廣可廣泛的用于生產(chǎn)一次性餐飲用具。例

12、如泛的用于生產(chǎn)一次性餐飲用具。例如:塑料容器塑料容器,杯子、盤子、食品容器杯子、盤子、食品容器(盒盒)、液體容器液體容器(瓶、桶瓶、桶)、飲料用瓶、餐具、飲料用瓶、餐具(刀、勺叉刀、勺叉)、快餐盒、方便面碗、開、快餐盒、方便面碗、開水沖泡餐具、電子微波爐加熱餐具等。水沖泡餐具、電子微波爐加熱餐具等。也可用于休閑用品也可用于休閑用品,如釣魚、野外旅如釣魚、野外旅行用具等。故其市場前景非常廣闊。行用具等。故其市場前景非常廣闊。為了節(jié)省石油資源同時減少地球溫室效應(yīng)，進(jìn)一步拓展由可再生的生物資源制造而來的聚乳酸的應(yīng)用領(lǐng)域，日本許多公司對PLA在電子電器領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了深入研究并取得了卓越的成效。日本N

13、EC公司筆記本電腦部件材料日本富士通公司的筆記本電腦機殼材料富士通公司的LSI包裝帶索尼公司 IC卡 預(yù)測，在今后幾年中北美生物降解塑料市場需求強勁，2009 年將達(dá)到 1.6 Mt，其中 PLA 的市場需求量為 1 Mt左右。PLA銷售年均增長率為 7%。2008年世界塑料消費量約為 115 Mt，如果 1020 年后替代石油基聚合物的消費量按 10%20%計，世界 PLA需求量將達(dá)到 11.5 Mt 至 23.0 Mt。目前，世界 PLA產(chǎn)量約為 100 Mt，發(fā)展勢頭很猛，如日本一井東壓化學(xué)公司正在大弁田工業(yè)所建設(shè) 500 t/a 的生產(chǎn)裝置；島津制作所建有 100 t/a 中試裝置；美國 Cargill 公司在1994 年建有 0.5 萬 t/a PLA 裝置。另外，美Ecochem公司、日本的大日本油墨公司都在建 PLA工廠。 江鎮(zhèn)海 2010年聚乳酸的應(yīng)用與市場前景聚乳酸（聚乳酸（PLA)發(fā)展前景發(fā)展前景簡而言之：發(fā)展前景廣闊簡而言之：發(fā)展前景廣闊國內(nèi)國內(nèi) 追求追求 環(huán)保環(huán)保 綠色綠色 可再生