生物醫(yī)用高分子聚乳酸

聚乳酸PLA高分子化學(xué)與物理131102062生物醫(yī)用高分子聚乳酸生物醫(yī)用高分子聚乳酸潛在的危害：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(dòng)物當(dāng)作食物吞入，導(dǎo)致動(dòng)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(huì)長(zhǎng)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(lái)的廢塑料也因無(wú)法保證質(zhì)量而很難回收利用生物醫(yī)用高分子聚乳酸生物醫(yī)用高分子聚乳酸目錄一、聚乳酸簡(jiǎn)介二、聚乳酸的制備方法三、聚乳酸的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀四、聚乳酸的應(yīng)用及發(fā)展前景生物醫(yī)用高分子聚乳酸一、聚乳酸簡(jiǎn)介生物醫(yī)用高分子聚乳酸聚乳酸簡(jiǎn)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(guò)酶分解得到葡萄糖,再經(jīng)過(guò)乳酸菌發(fā)酵后變成乳酸,然后經(jīng)過(guò)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(huì)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(yáng)光合作用下,又成為淀粉的起始原料,不會(huì)對(duì)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。

生物醫(yī)用高分子聚乳酸優(yōu)勢(shì)：原料來(lái)源充足能耗量低生物可降解性良好機(jī)械性能及物理性能良好安全性生物醫(yī)用高分子聚乳酸缺點(diǎn)：(1)聚乳酸中有大量的酯鍵,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(duì)分子量分布過(guò)寬,聚乳酸本身為線型聚合物,這都使聚乳酸材料的強(qiáng)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(jià)格太貴,乳酸價(jià)格以及聚合工藝決定了PLA的成本較高。這都促使人們對(duì)聚乳酸的改性展開(kāi)深入的研究。

生物醫(yī)用高分子聚乳酸生物相容性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—乳酸是體內(nèi)三竣酸循環(huán)的中間物質(zhì)。PLA的強(qiáng)度較高，主要用于醫(yī)療器械以及骨折固定裝置等。由于其良好的生物活性，也被用做骨填充和替換材料。生物醫(yī)用高分子聚乳酸抗菌性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。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物可降解塑料。生物醫(yī)用高分子聚乳酸安全性：聚乳酸是由脂肪族聚酯構(gòu)成的疏水性結(jié)晶性聚合物，只要不在高溫·高濕環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間放置，就幾乎不產(chǎn)生加水分解。作為發(fā)酵食品容器也有在一定時(shí)間能夠安全使用的質(zhì)地。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(duì)不會(huì)釋放出氮化物、硫化物等有毒氣體。生物醫(yī)用高分子聚乳酸以PET（聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯）為例與PLA作比較生物醫(yī)用高分子聚乳酸以PET（聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯）為例與PLA作比較生物醫(yī)用高分子聚乳酸二、PLA的制備方法生物醫(yī)用高分子聚乳酸乳酸即2-羥基丙酸生物醫(yī)用高分子聚乳酸

PLA的制備方法丙交酯聚合法：乳酸原料轉(zhuǎn)化成丙交酯

乳酸→PLA低聚物→丙交酯（移出）丙交酯開(kāi)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）催化劑生物醫(yī)用高分子聚乳酸

PLA的制備方法乳酸直接聚合法：乳酸溶液聚合乳酸熔融聚合直接固相聚合與其他材料共聚——體系共沸點(diǎn)，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(diǎn)——熔融聚合+固相聚合，分子量大，降低副反應(yīng)生物醫(yī)用高分子聚乳酸三、PLA的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀現(xiàn)在市場(chǎng)上的PLA纖維及其原料大部分來(lái)源于日本，美國(guó)和德國(guó)生物醫(yī)用高分子聚乳酸發(fā)展歷史Pelouze首先發(fā)現(xiàn)了聚酸線性二聚體——乳酰乳酸的形成；Nef證實(shí)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Carothers等提出使用乳酸二聚物聚合的二步法，合成高分子量的PLA20世紀(jì)60年代后期，研究者開(kāi)始研究PLA及其共聚物在生物醫(yī)學(xué)方面的運(yùn)用，如手術(shù)縫合線EeSantis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(yùn)用，如作為藥物釋放系統(tǒng)的基材等1986，Battelle公司和杜邦公司各自開(kāi)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2005年1月，目前世界上最大的PLA生產(chǎn)公司NatureworksLLC，擁有11-12種不同等級(jí)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Natureworks公司的PLA纖維2004年開(kāi)始進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)，非纖維用途的PLA樹脂2005年2月進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)，我國(guó)目前工業(yè)用聚乳酸的制備主要處于在實(shí)驗(yàn)室

生物醫(yī)用高分子聚乳酸四、PLA的應(yīng)用及發(fā)展前景生物醫(yī)用高分子聚乳酸5、生物醫(yī)學(xué)材料聚乳酸（PLA)的應(yīng)用

聚乳酸（PLA）1、包裝材料（食品，汽車，電子等領(lǐng)域2、一次性生活用品和餐飲用具3、農(nóng)林漁業(yè)材料4、纖維紡織材料。。。。。。生物醫(yī)用高分子聚乳酸

外科手術(shù)縫合線

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

眼科材料生物醫(yī)用高分子聚乳酸聚乳酸及其共聚物的研究與應(yīng)用是近年來(lái)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。

目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者正從基礎(chǔ)和應(yīng)用兩方面廣泛展開(kāi)對(duì)聚乳酸體系的研究開(kāi)發(fā)，重點(diǎn)是生物降解性試驗(yàn)方法及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、降解機(jī)理、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)域的研究將會(huì)越來(lái)越廣泛和深入。生物醫(yī)用高分子聚乳酸隨著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)；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；在生活用品方面，可用作衣料、擦揩布、濾渣袋等。生物醫(yī)用高分子聚乳酸PLA薄膜有高透明度、高光澤度等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)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。生物醫(yī)用高分子聚乳酸

聚乳酸應(yīng)用的突破，最有可能是出現(xiàn)在包裝市場(chǎng)，而且最有可能是在食品包裝方面。擁有世界上最大的聚乳酸品牌的美國(guó)卡基爾·道聚合物公司的聚乳酸市場(chǎng)大約80%是在包裝方面。生物醫(yī)用高分子聚乳酸由于聚乳酸復(fù)合材料的生物降解性和利于回收,不對(duì)環(huán)境產(chǎn)生壓力,可廣泛的用于生產(chǎn)一次性餐飲用具。例如:塑料容器,杯子、盤子、食品容器(盒)、液體容器(瓶、桶)、飲料用瓶、餐具(刀、勺叉)、快餐盒、方便面碗、開(kāi)水沖泡餐具、電子微波爐加熱餐具等。也可用于休閑用品,如釣魚、野外旅行用具等。故其市場(chǎng)前景非常廣闊。生物醫(yī)用高分子聚乳酸為了節(jié)省石油資源同時(shí)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(lái)的聚乳酸的應(yīng)用領(lǐng)域，日本許多公司對(duì)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NEC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(jī)殼材料富士通公司的LSI包裝帶索尼公司IC卡……生物醫(yī)用高分子聚乳酸聚乳酸（PLA)發(fā)展前景預(yù)測(cè)，在今后幾年中北美生物降解塑料市場(chǎng)需求強(qiáng)勁，2009年將達(dá)到1.6Mt，其中PLA的市場(chǎng)需求量為1Mt左右。PLA銷售年均增長(zhǎng)率為7%。2008年世界塑料消費(fèi)量約為115Mt，如果10~20年后替代石油基聚合物的消費(fèi)量按10%~20%計(jì)，世界PLA需求量將達(dá)到11.5Mt至23.0Mt。目前，世界PLA產(chǎn)量約為100Mt，發(fā)展勢(shì)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)500t/a的生產(chǎn)裝置；島津制作所建有100t/a中試裝置；美國(guó)Cargill公司在1994年建有0.5萬(wàn)t/aPLA裝置。另外，美Ecochem公司、日本的大日本油墨公司都在建PLA工廠?！?zhèn)海2010年《聚乳酸的應(yīng)用與市場(chǎng)前景》》生物醫(yī)用高分子聚乳酸聚乳酸（