聚乳酸降解机理及其方法探讨

可降解材料聚乳酸是一种高分子聚酯树脂，在自然条件下可降解成二氧化碳和水，对环境十分友好。凡是能引起酯键断裂的因素都可以使聚乳酸发生降解，分析了聚乳酸间接降解的机理，归纳了引起聚乳酸降解的因素，并对聚乳酸的发展前景做了展望。     

苎麻纤维/聚乳酸复合材料在不同pH环境下的水解行为

以生物基树脂聚乳酸为基体,以植物纤维苎麻为补强剂,利用熔融共混法制备了苎麻纤维/聚乳酸(RF/PLA)复合材料,考查了RF/PLA复合材料在不同pH环境下的水解行为,并以力学性能测试、SEM、DSC和维卡软化温度检测为手段对其降解行为进行了评估。结果表明:RF/PLA复合材料在碱性(pH=12.0)环境中的降解比在酸性(pH=2.0)和中性(pH=7.0)环境中的更快,界面侵蚀空化是其性能劣化的主要原因。RF的加入提高了PLA的结晶度和维卡软化温度,同时也加快了PLA的降解速度,降解导致材料的力学强度下降。随着降解过程的加剧,RF/PLA复合材料的结晶度和维卡软化温度因材料内部产生缺陷而有所降低;而纯PLA树脂的结晶度却随碱液处理时间的延长而增加,但其维卡软化温度没有发生明显的变化。     

PLGA/PCL复合材料的制备及其性能研究

在聚乳酸-羟基乙酸(PLGA)中加入聚ε-己内酯(PCL)、柠檬酸三丁酯(TBC),通过溶液共混制备了PLGA/PCL共混聚合物,通过静电纺膜及涂膜法制备了不同比表面积的降解膜,并对共混材料力学性能和膜的降解性能进行了研究。结果表明:柠檬酸三丁酯作为增容剂对整个共混聚合物的韧性和强度有明显的影响;当聚乳酸-羟基乙酸和聚ε-己内酯的质量比为80/20、增容剂柠檬酸三丁酯的用量为6%时,所得共混聚合物的断裂伸长率达到130%、冲击强度达到9.55kJ·m-2。相同条件下加入聚ε-己内酯(PCL)的膜的降解性能优于单一的聚乳酸-羟基乙酸(PLGA)膜,静电纺丝膜降解性能优于流延法膜。     

镁/聚乳酸复合材料的制备与表征

为有效中和聚乳酸降解过程后的酸性,提出镁颗粒与聚乳酸的复合材料新体系。采用造粒-注塑工艺制备了3%Mg/聚乳酸(PLA)复合材料,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等手段表征了产物的微观形貌与物相组成;测试了力学性能;采用模拟体液浸泡手段研究了复合材料的降解行为。结果表明,采用造粒、注塑工艺可以制备这类复合材料,少量镁颗粒的加入对聚乳酸的力学性能影响不明显,其中拉伸强度和延伸率分别下降了6%和12.5%,但弯曲强度有所增加。聚乳酸降解后的酸性得到了有效的中和,聚乳酸浸泡30 d后的pH值为6.28,而3%Mg/PLA复合材料浸泡30 d后的pH值仅为6.85。     

微甲醛含量脲醛树脂的制备

尿素和甲醛为原料,三聚氰胺/多羟基添加剂复合体系为甲醛捕捉剂制备了微甲醛含量的脲醛树脂。甲醛/尿素(F/U)物质的量比增大,脲醛树脂中的游离甲醛含量上升、树脂黏度下降。分别增加三聚氰胺和多羟基添加剂用量,脲醛树脂中的游离甲醛含量降低、树脂黏度增大。当甲醛/尿素物质的量比为1.06,三聚氰胺用量为1%(质量分数,下同),多羟基复合添加剂用量为1.5%时,以及采用一次性加入甲醛和三聚氰胺、分批次加入尿素和多羟基添加剂的合成工艺与相应条件,制备的脲醛树脂中的游离甲醛含量低于10 mg/kg,远低于欧洲的E1级指标。     

反应挤出法制备马来酸酐接枝聚乳酸

采用反应挤出方法制备了聚乳酸(PLA)与马来酸酐(MAH)的接枝共聚物,研究了工艺条件和配方对产物接枝率和熔体流动速率的影响。结果表明,聚乳酸的接枝反应主要依赖于大分子侧链自由基进行,过高的螺杆转速或过高的挤出反应温度会引发聚乳酸的降解反应,不利于产物接枝率的提高;在适宜的反应条件下(马来酸酐含量2%,DCP含量0.35%,温度180℃,螺杆转速100 r/min),可以方便制得马来酸酐接枝聚乳酸产物(接枝率≥0.45%);SEM观察显示,马来酸酐接枝聚乳酸有效改善了PLA/淀粉共混材料的相容性。     

氧化及生物降解技术和添加剂P-Life介绍

P-Life全名为Pmgrammable Life,意思是可编程及控制降解时间的树脂.作为一种添加剂的形式,通过加入量来控制塑料制品的降解时间,由此得名.来自美国特拉华州的可降解聚合物添加剂的专业公司是:"Programmable Life Inc."     

POE树脂改性CPP薄膜的性能研究

在3层共挤流延聚丙烯薄膜(CPP薄膜)的原料树脂中,加入POE树脂,进行了CPP薄膜的改性,研究了在CPP薄膜的电晕层、芯层、热封层分别加入POE树脂后,薄膜的相应性能。结果表明:在电晕层中加入质量分数为15%的POE树脂,可以将CPP薄膜真空镀铝后的铝层附着牢度提高1倍;在芯层中加入质量分数为25%的POE树脂,可以使CPP薄膜的模量降低36.3%;在热封层中加入质量分数为40%的POE树脂,可以将CPP薄膜的热封温度降低10℃。     

光/生物双降解纳米TiO2/CMC基高吸水树脂的合成及性能研究

以丙烯酸、丙烯酰胺和羧甲基纤维素(CMC)为原料,加入改性纳米TiO_2颗粒,采用反相悬浮聚合法制备光/生物双降解纳米TiO_2/CMC基高吸水树脂。采用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜和X射线衍射仪对高吸水树脂进行了表征并分析了其结构。研究了引发剂用量、交联剂用量和油水(环己烷、水溶液)体积比对高吸水树脂性能的影响。在引发剂用量为0.85%(质量分数),交联剂用量为0.08%(质量分数),油水体积比为4∶1条件下,纳米TiO_2/CMC基高吸水树脂吸蒸馏水倍率为838.3g/g,吸0.9%生理盐水倍率为90.3g/g,在土壤中98d降解率达28.72%,紫外光照射下降解率在48h内达到27.78%,说明制备的高吸水树脂具备较强的生物和光降解能力,有望应用于农林业中作物的保水保肥。     

可降解超疏水聚乳酸塑料薄膜的制备及性能研究

采用相分离法,以可降解聚合物聚乳酸(PLA)和聚碳酸亚丙酯(PPC)为原料制备超疏水塑料薄膜,研究原料配比、溶剂处理温度、溶剂处理时间等对塑料薄膜疏水性的影响。结果表明:当PLA质量分数为70%,在50℃下二甲基亚砜(DMSO)处理25min后制得的塑料薄膜接触角为155°,呈超疏水性。该薄膜具有良好的降解性能,强制降解条件下,5d降解率达到34.13%。扫描电镜照片显示塑料薄膜多孔并具有蜂窝状结构,具有粗糙的表面形貌。进一步采用低表面能的含氟丙烯酸酯树脂对其进行表面修饰,表面修饰后塑料薄膜接触角提高到164°。     

聚乳酸的合成与性能研究

以乳酸单体为原料,采用直接缩聚法合成了具有较高粘均分子质量的聚乳酸,用红外光谱、H—NMR等方法初步表征了聚乳酸的结构。研究了聚乳酸的亲水性和降解性。结果表明,聚乳酸的水接触角和吸水率分别为79．30和2．8％,说明聚乳酸具有一定的亲水性。聚乳酸在降解过程中表现为体型降解特点。粘均分子量和降解温度对聚乳酸的降解规律影响不大,但低分子量聚乳酸及聚乳酸在较高降解温度下的降解程度和初期降解速率明显大于高分子量聚乳酸及较低降解温度。本文还研究了聚乳酸粘均分子量在降解过程中的变化情况。     

竹纤维/聚乳酸可生物降解复合材料自然降解性能

通过注射成型工艺制备竹纤维/聚乳酸（BF/PLA）可生物降解复合材料。利用X射线衍射（XRD）、凝胶渗透色谱（GPC）、三维视频显微镜及扫描电镜（SEM）等分析手段研究了BF/PLA复合材料自然降解性能。研究结果表明：BF/PLA复合材料自然降解过程中BF首先降解,PLA逐步分层缓慢降解,复合材料质量逐渐减少;PLA分子链上酯基与水反应,分子链不断断裂,结晶度减小,平均分子量降低,分子量分布变窄;复合材料颜色变深,表面变得粗糙不平,部分裸露的BF清晰可见,其拉伸强度和冲击强度逐渐下降。12个月后,BF/PLA复合材料质量损失率达到8.87%,PLA重均分子量降低了25.9%,复合材料的冲击强度和拉伸强度分别降低了44.0%和43.8%。BF/PLA可生物降解复合材料在土壤中的自然降解效率较低。     

亚磷酸三苯酯调控聚乳酸/氯化铁共混体系的降解行为和性能

用熔融共混法制备了氯化铁(FeCl₃)催化聚乳酸(PLA)快速降解材料。PLA材料降解的速率提高了10倍,但是PLA/FeCl₃在加工过程中分子量大幅度减小,使力学性能和可加工性能降低。为了减小PLA/FeCl₃在熔融加工中的过度降解,将有优良扩链和增塑效果的亚磷酸三苯酯(TPPi)引入PLA/FeCl₃体系中,用熔融共混制备TPPi改性PLA/FeCl₃材料,使其具有一定的综合力学性能。通过碱溶液降解实验和多种测试研究了样品的降解速率和综合性能。结果表明,TPPi和FeCl₃ 的添加量之比为3∶1的P3-1样品性能最优,拉伸强度和弯曲强度分别达到43.78 MPa和99.04 MPa,在碱液中降解8d其质量损失率为65.76%,远大于纯聚乳酸的4.67%。含2.95 phr FeCl₃的样品能在碱液中产生高降解速率,加工时不发生过度降解,由此制备出一种可快速降解并保持良好力学性能的聚乳酸改性材料。     

In vitro degradation of porous poly(lactic acid)/quantum dots scaffolds

In this study, cadmium selenide/zinc sulfide (CdSe/ZnS) quantum dots (QDs) were introduced into poly(lactic acid) (PLA) for fabrication of photoluminescent PLA/QDs scaffolds. TEM images revealed that the QDs were uniformly dispersed in the PLA. Compressive modulus and thermal stability of the PLA/QDs scaffolds are higher than those of the unfilled PLA scaffold. Cytotoxicity test results confirmed the non-cytotoxicity of the PLA/QDs scaffolds. During the process of in vitro degradation, the degradation rate of the PLA was accelerated by the presence of the QDs, and the molecular weight distributions of the PLA/QDs scaffolds were much broader when compared with the unfilled PLA ones. During the first 84 weeks of the degradation process, the photoluminescence (PL) intensity of the PLA/QDs scaffolds decreased with almost the same degradation ratio. The results suggested that the CdSe/ZnS QDs have potential applications for monitoring in vivo degradation of tissue engineering scaffolds.     

纳米纤维素/聚乳酸复合材料的降解性能

目的研究纳米纤维素/聚乳酸(NCC/PLA)复合薄膜在不同降解条件下的降解情况。方法在p H值为3,7,11的溶液及紫外光照射条件下,降解自制的复合薄膜,通过测失重率、扫描电子显微镜观察、X射线光电子能谱分析等手段,分析p H值、光照和NCC的添加与复合材料降解能力间的关系,研究其降解机理,并与纯PLA薄膜对比。结果 NCC/PLA复合薄膜在碱性条件下质量损失最快,酸性稍慢,中性更慢,紫外光照射下最慢,复合薄膜质量损失均比纯PLA薄膜多。在p H值为3和7的溶液及紫外光照射降解后,NCC/PLA复合薄膜氧碳原子数量的比值均比未降解时增大,分别提高了35.16%,36.66%,38.65%。结论 NCC的添加提高了NCC/PLA复合薄膜的降解性能,在不同降解过程中,薄膜表面C原子所占比例减少,相对地O原子所占比例增加,氧碳原子数量的比值增大。     

Fabrication of novel PLA/CDHA bionanocomposite fibers for tissue engineering applications via electrospinning

The main theme here is to fabricate PLA (poly lactic-acid)/CDHA (carbonated calcium deficient hydroxyapatite) bionanocomposites, where both the constituents are biocompatible and biodegradable with one dimension in nanometer scale. Such materials are important in tissue engineering applications. The bionanocomposite fibers were fabricated via electrospinning. There are two important signatures of this paper. First, CDHA, rather than HA, is added to PLA as the second phase. As opposed to HA, CDHA mimics the bone mineral composition better and is biodegradable. Therefore, PLA/CDHA fibers should have better biodegradability while maintaining a physiological pH during degradation. To the best of our knowledge, this is the first attempt of electrospinning of such a composite. Second, the CDHA nanoparticles were synthesized using the benign low temperature biomimetic technique, the only route available for the retention of carbonate ions in the HA lattice. The structural properties, degradation behavior, bioactivity, cell adhesion, and growth capability of as-fabricated PLA/CDHA bionanocomposites were investigated. The results show that the incorporation of CDHA decreased PLA fiber diameters, accelerated PLA degradation, buffered pH decrease caused by PLA degradation, improved the bioactivity and biocompatibility of the scaffold. These results prove that PLA/CDHA bionanocomposites have the potential in tissue regeneration applications.     

PLA的酸性降解及其机理分析

目的研究PLA在酸性条件下降解及其机理。方法通过在酸性水溶液中降解不同时间,得到一系列不同相对分子质量的PLA,利用黏度法、凝胶色谱以及红外光谱对PLA的降解机理进行研究。结果 PLA的数均分子量随降解时间的增加逐渐减小,失重率和降解率逐渐升高,在降解23 d后,产物的数均分子量从4050降至2490,失重率从9.9%升至75.1%,降解率从98.3%提高至99.0%。降解过程中,PLA的相对分子质量分布系数基本保持不变,一直维持在1.25左右。结论在降解过程中,酯键的断裂是PLA初步降解的主要方式,H+浓度的升高有利于催化酯键的断裂,加剧PLA降解。     

增容纳米纤维素/聚乳酸复合材料的制备与性能

采用接枝共聚法制备了马来酸酐和丙烯酸丁酯双单体接枝聚乳酸（PLA）共聚物（mPLA）,然后以mPLA为增容剂,通过溶液浇铸法制备纳米纤维素（NCC）/PLA复合材料。采用SEM、DSC、TG、广角X射线衍射（WXRD）、力学和降解性能测试研究了mPLA对NCC/PLA复合材料的结构和性能的影响。结果表明:mPLA在PLA与NCC之间起到了良好的界面增容作用,促进了NCC在PLA基体中的分散。更精细分散的NCC促进了PLA的结晶成核,复合材料的结晶温度降低,结晶度提高;NCC/mPLA/PLA复合材料的力学性能随着mPLA含量增加呈先上升后下降的趋势,当mPLA含量为8%时,复合材料的拉伸强度和弹性模量与未添加mPLA的复合材料相比,分别提高了30.2%和41.4%;亲水性的NCC加速了NCC/PLA复合材料的降解,加入mPLA后,复合材料的降解速率有所减慢,但仍然快于纯PLA的降解。      

端羟基聚乳酸改性HTPB/液化MDI型聚氨酯的降解性能

对端羟基聚乳酸(PLA-OH)改性HTPB／液化MDI型聚氨酯在不同介质中的降解进行了研究,采用扫描电镜(SEM)观察。结果表明,经PLA—OH改性的PU材料均发生降解．随其含量的增加．降解性增加,在不同介质中的降解为碱性最大,中性最小,且内部降解较表面快。