聚乳酸的降解機(jī)理和聚乳酸的影響因素

時(shí)間：2024-07-02作者：深圳市深德鴻環(huán)保新材料有限公司瀏覽：19

聚乳酸()是一種具有高強(qiáng)度、高模量、良好的成型加工性的透明環(huán)境友好生物材料，在各個(gè)領(lǐng)域有著的使用。又叫聚丙交酯，是聚酯類聚合物，由多個(gè)乳酸單體分子聚合而成，因?yàn)槿樗岱肿又刑荚硬粚?duì)稱，含有旋光性，因此可分為右旋聚乳酸(A)、左旋聚乳酸(PLLA)、外消旋聚乳酸(LA)。

在上述三類中，PLLA和A是等規(guī)立構(gòu)的半結(jié)晶聚合物，具有較高的拉伸強(qiáng)度，但斷裂伸長(zhǎng)率低、沖擊韌性差、降解吸收速度慢；間規(guī)立構(gòu)的LA通常呈無(wú)定形態(tài)，其拉伸強(qiáng)度略前兩者，但降解速度快。因此材料的降解問題成為學(xué)科界的一項(xiàng)重大關(guān)注。

的降解機(jī)制主要有4種：體內(nèi)降解、紫外降解、熱降解、微生物降解。根據(jù)不同的初始分子質(zhì)量、形態(tài)和結(jié)晶度等參考因素，其降解周期跨度也從幾周到兩三年不等。因此，需要了解的降解機(jī)理和影響因素，才能通過調(diào)節(jié)改性方法來(lái)控制其降解速率。

影響降解行為的因素：

1、分子結(jié)構(gòu)因素

(1)、相對(duì)分子質(zhì)量

相對(duì)分子質(zhì)量作為影響水解降解的關(guān)鍵因素之一，二者一般呈反比關(guān)系。相同質(zhì)量的溶液，相對(duì)分子質(zhì)量越高，流動(dòng)性越差，即分子運(yùn)動(dòng)能力越弱，且相對(duì)分子質(zhì)量越高，端基濃度越低，發(fā)生水解的幾率越低，產(chǎn)生的自催化效應(yīng)越小，導(dǎo)致水解較慢。

(2)、結(jié)晶度

聚合物降解速率快慢與結(jié)晶度大小呈反比關(guān)系，但結(jié)晶度會(huì)隨著降解的進(jìn)行而增加。在的高度結(jié)晶區(qū)，分子鏈規(guī)整有序排列，分子片段緊密堆積，限制了水分子的擴(kuò)散，降低了水解速率，由于晶體的存在，不僅抑制了水的滲透，而且防止有序結(jié)構(gòu)區(qū)的分子與水的接觸。并且，與溫度相比，結(jié)晶度對(duì)降解速率的影響大。

(3)、立構(gòu)規(guī)整度

在pH＞7條件下，不同立構(gòu)規(guī)整度的的降解速率呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，說明不同立構(gòu)規(guī)整度的會(huì)有不相同的降解效果。其中A和PLLA降解速度慢的主要原因是它們的水解過程需要經(jīng)過無(wú)定形區(qū)域水解和結(jié)晶區(qū)域水解，故水解速度小于LA，而LA由于其甲基處于對(duì)水的吸收速度較快的間同立構(gòu)或無(wú)規(guī)立構(gòu)狀態(tài)，所以降解快于A和PLLA。

2、環(huán)境因素

(1)、溫度

溫度與降解反應(yīng)呈現(xiàn)正比關(guān)系。熱降解過程中主要發(fā)生的是分子內(nèi)酯交換反應(yīng)，故酯基的下降速率快，因?yàn)闇囟鹊奶岣邥?huì)促進(jìn)該主要反應(yīng)的進(jìn)行，從而使得酯基含量降低，下降速率大小順序?yàn)轷セ炯谆爵驶ｕセ臄?shù)量下降說明了的降解速率提高。此外，溫度的升高還加快了羰基的振動(dòng)頻率。溫度越高，分子間的作用力越強(qiáng)，分子運(yùn)動(dòng)能力加強(qiáng)，分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈。

(2)、酸堿度(pH值)

在堿性和酸性環(huán)境中都可以降解，但在堿性環(huán)境中的降解是較為有利的。高濃度HO^-環(huán)境利于酯基的水解。

3、工藝因素

(1)、升溫速率

文獻(xiàn)表明升溫速率也對(duì)的降解有著一定的影響，升溫速率的增加會(huì)發(fā)生明顯的熱滯后現(xiàn)象，原因可能是較高升溫速率下，體系達(dá)到低速率下同等溫度的用時(shí)短。

(2)、氣體氛圍

有研究者通過對(duì)比在氧氣、氮?dú)夂涂諝庵械臒峤到庑袨?，指出氧氣的存在?huì)加速分子鏈的斷裂。原因是氧氣濃度的提高降低了熱降解反應(yīng)的活化能，酯基斷裂，同時(shí)在氧氣的作用下生成了含有端羥基的降解產(chǎn)物，使得端羥基進(jìn)一步引發(fā)發(fā)生開鏈解聚反應(yīng)，生成乙炔并揮發(fā)，結(jié)果降低了的羥基含量。

(3)、其它因素

溶液的濃度對(duì)于在紫外光降解過程中有很大的影響。溶液的濃度越小，的降解就越容易進(jìn)行。

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