聚乳酸开孔材料研究进展

第４５卷第３期　２０１７年２月　广州化工　Ｖｏ１．４５　Ｎｏ．３　Ｆｅｂ．２０ｌ７　聚乳酸生物可降解材料填料复合改性研究进展　汶少华　（西安工业大学材料与化工学院，陕西　西安７１００２１）　摘　要：综述了聚乳酸类生物可降解材料中加入填料的复合改性研究进展，详细阐述了纤维、有机粒子、无机粒子、纳米　粒子等填料分别对聚乳酸类生物可降解材料复合改性后材料性能的影响，并针对不同填料对材料性能的影响程度进行了对比分析，　以及对未来生物可降解填料对聚乳酸类材料复合改性的发展与应用趋势进行了展望，为新型绿色生物可降解复合材料的发展奠定　了基础。　关键词：聚乳酸：复合改性：进展　中图分类号：ＴＢ３３２　文献标志码：Ａ　文章编号：１００１—９６７７（２０１７）０３－０００６－０３　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｎ　Ｆｉｌｌｅｒ　Ｍｏｄｉｆｉｅｄ　Ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅ　Ｐｏｌｙｌａｃｔｉｄｅ　ＷＥＮ　Ｓｈａｏ—ｈｕａ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｘｉ’ａｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，　Ｓｈａａｎｘｉ　Ｘｉ’ａｎ　７１００２１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅ　ｐ０１ｙｌａｃｔｉｄｅ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｗｉｔｈ　ｆｉｌｌｅｒｓ　ｗａｓ　ｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅ　ｐｏｌｙｌａｃｔｉｄｅ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｆｉｂｅｒｓ，ｏｒｇａｎｉｃ　ｐａｒｔｉｃｌｅｓ，ｉｎｏｒｇａｎｉｃ　ｐａｒｔｉｃｌｅｓ，ｎａｎｏ—ｐａｒｔｉｃｌｅｓ，ａｎｄ　ＳＯ　ｏｎ，ｗａｓ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｆｉｌｌｅｒｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｗａｓ　ｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｔｒｅｎｄｓ　ｏｆ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｗｅｒｅ　ｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ　ａｓ　ｗｅｌｌ，ｐｏｌｙｌａｃｔｉｄｅ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ｌａｉｄ　ｔｈｅ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ａ　ｎｅｗ　ｔｙｐｅ　ｏｆ　ｇｒｅｅｎ　ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐｏｌｙｌａｃｔｉｄｅ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｐｒｏｇｒｅｓｓ　随着环境问题的日益恶化，自然资源的严重短缺。绿色可　降解材料越来越受到人们的关注。聚乳酸（ＰＬＡ）作为一种线性　脂肪族聚酯．在人体和自然环境中都具有良好的生物可降解性　和生物相容性［１－２　３。如今，ＰＬＡ类材料已经被美国食品药物管　理局（ＦＤＡ）批准用作药物控释载体，推动了该类材料在生物医　药领域的研究　］。　ＰＬＡ按照不同的形态可分为：左旋聚乳酸（ＰＬＬＡ）、右旋　聚乳酸（ＰＤＬＡ）、内消旋聚乳酸（ｍｅｓｏ—ＰＬＡ）、外消旋聚乳酸　（ＰＤＬＬＡ）等。ＰＬＡ具有很多优异的性能如：高强度、高模量、　生物相容性、生物可降解性等，也因此被广泛的应用于医疗器　械ｌ４ｊ、手术缝合线　］、药物释放体系　］等领域。但是，ＰＬＡ的　耐热性较差，脆性高，又是一种疏水性分子，对细胞的粘附性　较差，这些缺点在很大程度上限制了其在食品包装，医疗器械　等方面的应用。目前，在聚合物材料中加入填料是一种操作简　便、成本较低的复合改性手段，已经得到了较为普遍的应用。　因此，对ＰＬＡ生物可降解材料进行复合改性研究显得尤为重　要　１　纤维复合改性聚乳酸类材料　纤维作为填料，在聚合物的复合改性中是一种性能优异的　增强体。纤维在聚合物基体中分散形成致密的网格状，使聚合　作者简介：汶少华（１９９１一），女，硕士生。　物材料在力的作用下不易被拉动变形，有效改善材料的热力学　性能。纤维改性聚乳酸类材料微观结构示意图如图１所示。　凰＋　一　浆乳酸类材辩　纤维　纤维改ｔｌ：聚乳酸类　复俞捌料　图１纤维改性聚乳酸类材料微观结构示意图　Ｆｉｇ．１　Ｔｈｅ　ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆ　ｐｏｌｙｌａｅｔｉｄｅ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｆｉｂｅｒｓ　李玉增等　采用亚麻纤维增强立构聚乳酸制备完全可降解　的环保型复合材料，由于加入的亚麻纤维含有较多的羟基而呈　亲水性，导致增强体亚麻纤维与疏水的ＰＬＡ基体之间的界面相　容性较差，因此。在对复合材料进行界面改性后，发现复合材　料的拉伸强度提高了８．９％，弹性模量提高了１　１７．０％．储能模　量提高了１７．９％。除了有机纤维外，无机纤维也是ＰＬＡ复合改　性中常用的填料。玻璃纤维属于一种高性能的无机纤维，机械　强度大，耐热性好，是一种性能优异的填料。刘涛等［８　将ＰＬＡ　与玻璃纤维进行混合改性，研究发现复合材料的拉伸强度达到　１２２．２　ＭＰａ，比纯的ＰＬＡ材料提高了１０３％，弯曲强度和弯曲模　量分别提高了１２７．８％和２６８．７％。是因为材料在力的作用下弯　

收稿日期:2010-09-10作者简介:关转飞,女(1984-)硕士研究生,研究方向为生物化工。课题来源:吉林省科学技术项目(20090594)*通讯联系人生物降解材料聚乳酸的研究进展

关转飞1,贾󰀁飞1,安红娟1,王战勇1,2*,杨翔华1

(1.辽宁石油化工大学环境与生物工程学院,辽宁抚顺113001;

2.东北师范大学生命科学学院,吉林长春,130024)

摘要:介绍了可生物降解材料聚乳酸的合成、改性、应用以及聚乳酸生物降解性的研究进展,进行了较详细地综述和总

结,并对聚乳酸的发展前景进行了展望。

关键词:聚乳酸;合成;改性;应用;生物降解性

中图分类号:Q5文献标识码:A文章编号:1006-8376(2010)04-0029-06

󰀁󰀁随着人们对环境问题的日益重视,生物可降解

塑料逐步受到青睐。在众多的可生物降解材料中,

聚乳酸(PLA)是其中最引人注目的一种。由于聚乳

酸的特殊结构使得聚乳酸(PLA)制成品在废弃后可

在自然条件下被微生物分解成H2O和CO2,不会对

环境造成污染[1]。

近年来,国内外研究者对聚乳酸进行了大量深

入细致的研究,本文综述了聚乳酸合成、改性、应用

及其生物降解特性研究的最新进展。

1󰀁聚乳酸的合成

聚乳酸的合成一般是以淀粉为原料,经酶分解

得到葡萄糖,再通过乳酸菌发酵转变为乳酸,进而经

化学合成制得聚乳酸。由于乳酸单体中旋光异构体

种类不同,PLA可显示出不同的物理性质和化学性

质。左旋乳酸(L-LA)、右旋乳酸(D-LA)、外消

旋乳酸(D,L-LA)是PLA的三种单体形式,它们

制成的聚合物分别为PLLA(聚左旋乳酸)、PDLA

(聚右旋乳酸)、PDLLA(聚消旋乳酸)[2~5]。

通常,聚乳酸的合成有两种方法:直接缩聚法和开环聚合法[6]。

1.1󰀁直接缩聚法

该方法是通过乳酸分子间脱水、酯化、逐步缩合

聚合成聚乳酸[7]。反应过程如下:

直接缩聚法的主要特点是合成的聚乳酸可以不

含催化剂,聚合工艺短,易分解且分子量小,但反应条

生物质秸秆聚乳酸材料的制备及成型研究进展

丁诗娟朱西诗陈慧榕裴培

摘要：生物质秸秆/聚乳酸复合材料这一新材料作为资源循环的研究热点，具有机械性能、生物可降解性以及化学稳定性等优点，被广泛研究。本文通过分析生物质秸秆/聚乳酸复合材料的制备及成型加工方法，研究了其在成型制备过程中的工艺参数，并对复合材料现状进行分析。

关键词：生物质秸秆； 聚乳酸； 成型方法； 3D打印； 模压成型

DINGShi-juan，ZHU某i-hi，CHENHui-rong，PEIPei（ChanghanormalUniverity，Changha410000，China）

Keyword： biomatraw； polylacticacid； moldingmethod； 3Dprinting； molding

1背景介绍

过去的十年中，每年大约产生1400万吨传统塑料包装废物，其中只有160万吨通过回收利用，其余的最终被送往垃圾填埋场，回收率仅有11.4%[1]。因此，开发具备节约能源、保护生态环境、可回收利用等特性的生态型包装材料，具有重要且紧迫的现实意义。

聚乳酸是目前3D打印材料最常用材料，是具有良好力学性能、加工制造性能、生物相容性的热塑性可降解材料[3]。然而其主要缺陷是成本高，难以普遍化、产量化使用。为此，利用大量产生的秸秆生物质原料复合“绿色高分子材料”聚乳酸，既能降低成本，又能保护环境； 既能废物利用，又能为绿色制造技术提供生态型原材料。 成型方法对于高分子材料的性能与使用效能有重要作用。目前，对于生物质秸秆/聚乳酸复合材料的成型方法主要集中在热压成型、挤出成型、模压成型、注塑成型、3D打印成型等，本文主要综述了目前生物质秸秆/聚乳酸复合材料制备过程中常见的成型方法，以及各研究者在制备过程中的工艺参数设置。

2成型方法综述

2.1热压成型

熱压成型是指在加热的模具中注入物料，以压力作用将模型固定于加热板中，通过控制温度使得物料熔融、硬化、冷却，最终脱模成型[4]。热压成型所得产品内在质量高，精度高，物料粒径与晶型保存度高。其不足之处在于所需模具数量多，且使用寿命短[5]。

黄艳霞等：聚乳酸一羟基乙酸／改性纳米羟基磷灰石复合多孔支架材料的研制　６２９　

聚乳酸一羟基乙酸／改性纳米羟基磷灰石复合多孔支架材料的研制。　

黄艳霞，陈　楚，任　杰，任天斌　

（同济大学材料科学与工程学院，纳米与生物高分子材料研究所，上海２０００９２）　

摘　要：　聚乳酸一羟基乙酸（ＰＬＧＡ）／改性纳米羟基磷　

灰石（ＭＨＡ）复合多孔组织工程支架材料的帝】备主要　

包含以下步骤：首先通过室温化学共沉淀法制备纳米　

羟基磷灰石，然后通过Ｌ＿丙交酯在二甲苯溶液中聚合　

接枝纳米羟基磷灰石得到改性的纳米羟基磷灰石；最　

后通过改进的热致相分离两步初化法制备ＰＬＧＡ／　ＭＨＡ复合多孔支架。Ｘ射线衍射仪（ＸＲＤ）显示纳米　

羟基磷灰石合成成功，透射电子显微镜（ＴＥＭ）结果显　

示其为半径为３Ｏ～５０ｎｍ的球形，红外光谱显示聚乳　

酸成功的接枝到纳米羟基磷灰石表面；扫描电子显微　

镜（ＳＥＭ）结果表明改进的热致相分离两步初化法制备　

的ＰＬＧＡ／ＭＨＡ复合多孔支架的孔径在１００～　

４５０￣ｍ。　关键词：聚乳酸一羟基乙酸共聚物；改性纳米羟基磷　

灰石；复合多孔支架　

中图分类号：　Ｒ３１８．０８；ＴＢ３３２　文献标识码：Ａ　

文章编号：１００１—９７３１（２００７）０４—０６２９－０４　

１　引　言　

在整形外科手术中骨修复与再生是一普遍而复杂　

的临床问题，寻求理想的骨组织替代材料是解决骨科　

类疾病的关键，构建与天然骨结构类似的人工合成材　

料已成为人们关注的焦点。羟基磷灰石ｕ　是自然骨的　

结晶部分［２］，它无毒、无致畸和致癌等副作用，具有良　

好的生物相容性和骨传导性［３］，能够与骨直接形成键　

性结合，诱导细胞生长和分裂，产生骨基质胶原，形成　

骨组织。羟基磷灰石的生物特性和其颗粒大小密切相　

关，单位质量的纳米级粒子的表面积明显大于微米级　

粒子，使得处于粒子表面的原子数目明显增加，提高了　

粒子的活性，十分有利于组织的结合，因而纳米级羟基　磷灰石具有独特的生物活性［“引。但是ＨＡ的质地太