D,L型聚乳酸的合成

1、毕业设计开题报告高分子材料与工程D,L型聚乳酸的合成一、选题的背景、意义聚乳酸的生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，因此是理想的 绿色高分子材料。由聚乳酸制成的产品除能生物降解外，生物相容性、光泽度、透明性、 手感和耐热性好，还具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性，因此用途十分广泛，可用作 包装材料、纤维和非织造物等，目前主要用于服装（内衣、外衣）、产业（建筑、农业、林业、造纸）和医疗卫生等领域。随着社会的越来越发达，人们对环境的重视度越来越高，一个环保无污染的绿色资源将被社 会重视。人们生活中会出现更多的聚乳酸市场，聚乳酸的研究也将出现前所未有的繁华。在今后的农业、生活

2、领域、服装和医疗行业等方面都会有更广阔的应用前景。人们的生活也必将越来越离不开聚乳酸。研究聚乳酸能够适应这个市场的需要，有很强的市场潜力。也是今后研究发展的热门。二、相关研究的最新成果及动态1 .聚乳酸的应用领域聚乳酸制品是一种研究较多、性能较好的生物降解性塑料，其制品在农业、生活领域、服装和医疗行业等方面都有广阔的应用前景，如农用地膜、农药化肥缓释材料、一次性饭盒、各种食品饮料外包装材料以及各种抗皱性强、透气性好、穿着舒适的纺织品等。聚乳酸制品废弃后能在土壤或水中被微生物分解成二氧化碳和水，因而是一种可生物降解性塑料，不会对环境产生污染。此外，聚乳酸还具有优良的生物相容性，其降解产物能参与人

3、体代谢，已被美国食品医药局 （FDA）批准，可用作医用手术缝合线、注射用胶囊、微球及埋植剂等。1.1. 生物医学领域近20年来聚乳酸及其共聚物的合成、聚合机理以及在药物控制释放、骨科固定及组织修复、 手术缝合线等领域中的广泛应用，预示了聚合物材料的制备及在生物医学领域中的研究开发前景。聚乳酸（PLA ）是一种具有优良的生物相容性和可生物降解的聚合物，经FDA批准可用作医用手术缝合线和注射用微胶囊、微球及埋植剂等制剂的材料。PLA在体内代谢最终产物是CO2和HO ,中间产物乳酸也是体内正常糖代谢的产物，所以不会在重要器官聚集。早在50年代就开始了 PLA的合成及应用研究,70年代开始合成高分子量

4、的具有旋光性的D或L型PLA ,并用于药物制剂和外科等方面的研究，同时为克服PLA单靠分子量及分布来调节降解速度的局限，开始合成以PLA为主的各类共聚物。进入 80年代以来,随着PLA及共聚物的应用领域,特别是 在生物医学工程领域的不断扩大，对其合成机理、不同结构及组成的共聚物的合成及应用研究日 益深入，相继有相关综述报道13 。近年来，随着PLA及其共聚物在骨科材料及药物控释制 剂等方面的产品开发及性能要求，在超高分子量PDLLA的制备，具有特定组成和结构、降解速度 可控的PLA及共聚物的合成，新型高效无毒的稀土催化剂的机理研究，以及在抗癌化疗用药、多肽、疫苗制剂上的应用等方面又有新的进展。

5、1.2. 塑料薄膜包装以英国为基地的公司Amcor Flexibles 已经和英国的专业塑料薄膜公司罗克威尔解决方案有 限公司达成了一项合同，目的是将其可剥型聚乳酸（PLA）薄膜推向市场。这种玉米淀粉生产而成的薄膜被Amcor Flexibles 公司用于其Amcor P-Plus 系列定制渗透膜，主要用于改进空气包装。 这种4O散米的聚乳酸薄膜具有高的聚乳酸剥离性能。它是透明的并且可以进行装饰。期待能在新鲜食品包装领域得到应用。1.3. 纺织业近年来，聚乳酸（PLA）纤维作为一种完全可生物降解的纤维材料，以其优异的吸湿性、良 好的机械性能、较高的弹性回复率、良好的手感及生物相溶性和低毒性引起

6、了纺织界的广泛关注。 天丝（Tencel ）纤维是一种性能优异的人造纤维素纤维，具有棉纤维的舒适性、粘胶纤维的悬垂 性、涤纶纤维的强伸性、真丝的手感与光泽等优异性能。我们运用正交试验等方法，确定PLA纤维和Tence纤维合适的混纺比， 选择合理的纺纱工艺参数，发挥各自纤维的优点，开发出性能优良的PLA纤维和Tencel纤维混纺比为70/30的混纺纱线。1.4. 聚乳酸在一次性用品的应用聚乳酸对人体绝对无害的特性使得聚乳酸在一次性餐具、食品包装材料等一次性用品领域具有独特的优势。其能够完全生物降解也符合世界各国，特别是欧盟、美国及日本对 于环保的高要求。但，采用聚乳酸原料所加工的一次性餐具存在着

7、不耐温、耐油等缺陷。这样就造成其的功能作用大打折扣，以及在运输途中餐具变形、材质变脆，造成大量次品。不过，经过技术发展，目前市场有经过PLA改性后的材料，可以有效克服原粒的缺点，有的甚至耐热温度高达120度以上，可以用作微波炉用具材料。2 .聚乳酸的合成方法BRUSSELSBIOTECH （BE）2004年2月13日公开的世界专利 WO2004014889,报道了聚乳酸 的制备，其独立权项包括如下内容：（1）按以下方法制备乳酸：（a）蒸发乳酸或乳酸衍生物溶液制备分子量为400-2000、总乳酸等价酸度119-124.5%、光学纯度相当于90-100%L-聚乳酸的低聚体；（b）将低聚体和解聚催化

8、剂加入到解聚反应器，制备得到一富含乳酸的 气相和富含低聚体的液相；（c）冷凝气相得到液态粗乳酸； （d）将粗乳酸抽取结晶； （e）分离和排出晶体得到一富含乳酸晶体的湿饼；干燥湿饼，得到预纯化乳酸；和 （g）结晶预纯化乳酸得到残留酸度低于 10meq/kg、水含量低于 200Ppm和meso-乳酸含量低于 1%勺纯 化乳酸；（2）聚合以上得到的乳酸制得聚乳酸。现在一般聚乳酸的制备用以下几种方法：2.1. .丙交酯开环聚合丙交酯开环聚合法是目前最常用的方法。 为了控制产物聚乳酸的相对分子质量分布 ，以及产 物的立体构型，人们尝试使用各种各样的催化剂进行了开环聚合的研究。按化合物类型分，催化剂有质子

9、酸型、卤化物型、阴离子型、有机铝化合物、锡盐类、稀土类化合物等；按开环聚合的机理分，有阴离子型开环聚合、阳离子型开环聚合、配位型开环聚合、酶催化开环聚合等。丙交酯开环聚合法的典型工艺为：用ZnO?为催化剂，将乳酸蒸储去水，并逐渐增加真空 度。反应数小时后，真空状态下蒸储出丙交酯粗品，为淡黄色蜡状固体；经34次有机溶剂重 结晶后，得白色针状晶体，恒温真空干燥丙交酯纯品，置干燥器中备用；用辛酸亚锡等为催化 剂，在氮气彳护下，控制真空度和温度进行开环聚合；产物经有机溶剂提纯、真空干燥后，可得 白色粉末状聚乳酸。可见，二步法工艺流程包括：乳酸、催化剂常压蒸储减压蒸储丙交酯粗品重结晶提纯真空干 燥熔融开环聚合提纯干燥纯品。不仅其路线冗长，且中间体丙交酯易吸水，不易长时间保存。因此，虽然通过丙交