聚乳酸的合成方法

聚乳酸合成工艺及应用第七章聚乳酸合成工艺及应用聚乳酸(PLA)是一种以通过光合作用形成的生物质资源为主要起始原料生产的生物可降解高分子材料，使用后可通过微生物降解为乳酸并最终分解成二氧化碳和水。

聚乳酸的合成和应用实际上是一个来源于可再生资源、使用寿命结束后降解产物回归自然、参与到生物资源再生的过程中去的一个理想的生态循环，属于自然界的碳循环。

聚乳酸无毒，无刺激性，具有良好的生物相容性、生物吸收性、生物可降解性，同时还具有优良的物理、力学性能，并可采用传统的方法成型加工，在农业、包装材料、日常生活用品、服装和生物医用材料等领域都具有良好的应用前景，因而聚乳酸成为近年来研究开发最活跃的可生物降解高分子材料之一。

7.1 聚乳酸的合成工艺7.1.1 乳酸缩聚乳酸上的羟基和羧基进行脱水缩聚反应生成聚乳酸，如图7.2。

必须解决以下三个问题:一，乳酸缩聚的平衡常数非常小，在热力学上分析很难生成高分子量的聚乳酸，必须从动力学上加以控制，即有效的排出缩聚反应生成的水，使反应平衡向生成聚乳酸的方向移动;二，抑制聚乳酸解聚生成丙交酯的副反应;三，抑制变色、消旋化等副反应。

(1) 溶液缩聚法合成过程中利用高沸点溶剂和水生成恒沸物将缩聚产生的痕量水带出，有力地促进了方应向正方向进行;同时蒸出的溶剂带出水合丙交酯经分子筛脱水后回流到反应系统中，有效地抑制了聚乳酸解聚生成丙交酯。

高沸点溶剂可以是苯、二氯甲烷、十氢萘、二苯醚等。

特点:直接制的高分子两聚乳酸，但有机溶剂的回收和分离工序使生产过程较复杂并增加了设备投资，增加了成本，而且残存的有机溶剂对产品造成污染。

(2) 熔融缩聚法利用无催化剂条件下制的聚合度约为8左右的低聚乳酸为起始物，加入催化剂SnCl?HO(0.4%，质量分数)和等摩尔的对甲基苯磺酸(TSA)，在180?、22 410Torr的条件下反应15h可制得M大于10×10的聚乳酸。

W催化剂除TSA外，还有烷氧基金属催化剂、烷氧基金属和Sn(?)催化体系。

一、聚乳酸( Polylactic Acid , PLA) 是以玉米等农作物为原料, 经微生物发酵获得乳酸单体, 再通过聚合得到的生物降解高分子材料。

它是一种热塑性聚酯，具有很好的生物降解性, 生物相容性和生物可吸收性, 降解后不会遗留任何环保问题, 又兼具胜于现有塑料聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等材料的优点, 被产业界定为新世纪最有发展前途的新型包装材料。

二、聚乳酸的合成方法有两种：直接缩聚法和开环聚合法。

1.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，但反应条件相对苛刻，对聚合单体的要求与普通缩聚单体的要求一致, 其所得聚乳酸产品性能差, 实用价值小。

2.开环聚合法因为是环状二聚体的开环聚合，不同于一般的缩聚, 没有小分子水生成, 聚合设备简单。

此法所得聚乳酸分子量高，且机械强度也高。

三、聚乳酸的原料来源都是农作物。

四、聚乳酸的优点：1.具有良好的生物降解性。

在常温下, 聚乳酸树脂可保持稳定的性能。

在堆肥条件下( 56—60℃, 湿度大于80—90%) 可在2—3 个月内经由微生物完全分解, 最终生成水和二氧化碳, 不污染环境。

生产过程无污染。

聚乳酸具有良好的生物相容性和生物可吸收性是因为聚乳酸的基本原料乳酸是人体固有的生理物质之一，对人体无毒无害无刺激性。

2.聚乳酸树脂是热塑性树脂, 具有良好的力学性质、机械性能、热塑性及成纤性,耐油、气味阻隔方面也较好, 具有与聚酯相似的防渗透性, 与聚苯乙烯相似的光泽度、清晰度和加工性, 提供了比聚烯烃更低温度的可热合性。

3.可以采用通用塑料的通用设备进行挤出、注射、吹塑、拉伸、纺丝等加工成型, 且加工方便。

4.聚乳酸是一种低能耗产品, 比以石油产品为原料生产的聚合物低30%—50%。

5.原料来自可再生的植物资源, 所有富含淀粉的农作物都能生成聚乳酸, 不消耗不可再生的矿物资源, 也不增加二氧化碳的排放,符合循环经济原则, 利于社会可持续发展。

聚乳酸的性能、合成方法及应用一、本文概述聚乳酸（Polylactic Acid，简称PLA）是一种由可再生植物资源（例如玉米）提取淀粉原料制成的生物降解材料，具有良好的生物相容性和生物降解性。

随着全球环保意识的日益增强和可持续发展理念的深入人心，聚乳酸作为一种环保型高分子材料，其研究和应用受到了广泛的关注。

本文将全面介绍聚乳酸的性能特点、合成方法以及在实际应用中的广泛用途，旨在为读者提供关于聚乳酸的深入理解，推动其在各个领域的应用和发展。

本文首先将对聚乳酸的基本性能进行概述，包括其物理性能、化学性能以及生物相容性和降解性等方面的特点。

接着，将详细介绍聚乳酸的合成方法，包括开环聚合和缩聚法等，并分析不同合成方法的优缺点。

在此基础上，文章还将深入探讨聚乳酸在各个领域的应用情况，如包装材料、医疗领域、汽车制造、农业等。

文章还将对聚乳酸的未来发展趋势进行展望，以期为读者提供全面的聚乳酸知识，并为其在实际应用中的创新和发展提供参考。

二、聚乳酸的性能聚乳酸（PLA）作为一种生物降解塑料，具有一系列独特的性能，使其在众多领域中具有广泛的应用前景。

聚乳酸具有良好的生物相容性和生物降解性。

由于其来源于可再生生物质，聚乳酸在自然界中能够被微生物分解为二氧化碳和水，不会对环境造成污染。

这使得聚乳酸在医疗、包装、农业等领域具有广阔的应用空间。

聚乳酸具有较高的机械性能。

通过调整合成方法和工艺条件，可以得到具有优异拉伸强度、模量和断裂伸长率的聚乳酸材料。

这些特性使得聚乳酸在制造包装材料、纤维、薄膜等方面具有显著优势。

聚乳酸还具有良好的加工性能。

它可以在熔融状态下进行热塑性加工，如挤出、注塑、吹塑等，从而制成各种形状和尺寸的制品。

同时，聚乳酸的表面光泽度高，易于印刷和染色，为其在装饰、包装等领域的应用提供了便利。

另外，聚乳酸还具有较好的阻隔性能。

它可以有效地阻止氧气、水分和其他气体的渗透，从而保护包装物品免受外界环境的影响。

聚乳酸是由生物发酵生产的乳酸经人工化学合成而得的聚合物，但仍保持着良好的生物相容性和生物可降解性，具有与聚酯相似的防渗透性，同时具有与聚苯乙烯相似的光泽度、清晰度和加工性，并提供了比聚烯烃更低温度的可热合性，可采用熔融加工技术，包括纺纱技术进行加工。

因此聚乳酸可以被加工成各种包装用材料，农业、建筑业用的塑料型材、薄膜，以及化工、纺织业用的无纺布、聚酯纤维、医用材料等等。

适合的加工方式有：真空成型、射出成型、吹瓶、透明膜、贴合膜、保鲜膜、纸淋膜，融溶纺丝等。

聚乳酸（PLA）的原料主要为玉米等天然原料，降低了对石油资源的依赖，同时也间接降低了原油炼油等过程中所排放的氮氧化物及硫氧化物等污染气体的排放。

为了摆脱对日趋枯竭的石油资源的依赖，大力开发环境友好的可生物降解的聚合物，替代石油基塑料产品，已成为当前研究开发的热点。

根据我国可持续发展战略，以再生资源为原料，采用生物技术生产可生物降解的聚乳酸（PLA）市场潜力巨大。

将粮食产品深加工，生产高附加值的产品是实现跨越式经济发展的重大举措。

国内聚乳酸市场分析：我国是一个生产塑料树脂材料及消费大国，年生产各类塑料制品近1900多万吨。

大力开发生产对环境友好的EDP塑料制品，势在必行，这有益于减少石油基塑料制品所带来的环境污染和对不可再生石油资源的依赖及消耗。

目前，国内有多家企事业单位从事“聚乳酸〔PLA〕”聚酯材料的研究及应用工作，国家和省及部委也将PLA开发项目列入“九五”、“十五”、“863”、“973”、《火炬计划》、《星火计划》、“十一五”和《国家中长期科学科技发展规划》重点科研攻关项目。

但是，目前国内PLA产业化步伐缓慢，产品经过多年的研发仅有浙江海正集团和上海同杰良生物技术有限公司等较有实力的企事业单位较有成效，江阴杲信也开发了粒子，纤维和无纺布等产品，PLA聚酯材料主要依赖国外进口，由于PLA 原料进口价格比较昂贵，这也限制了PLA高分子材料在我国的应用和发展。

聚乳酸的合成聚乳酸有两种合成方法，即丙交酯（乳酸的环状二聚体）的开环聚合和乳酸的直接聚合。

丙交酯开环聚合生产工序为：先将乳酸脱水环化制成丙交酯；再将丙交酯开环聚合制得聚乳酸。

其中乳酸的环化和提纯是制备丙交酯的难点和关键，这种方法可制得高分子量的聚乳酸，也较好地满足成纤聚合物和骨固定材料等的要求。

乳酸直接缩聚是由精制的乳酸直接进行聚合，是最早也是最简单的方法。

该法生产工艺简单，但得到的聚合物分子量低，且分子量分布较宽，其加工性能等尚不能满足成纤聚合物的需要；而且聚合反应在高于180℃的条件下进行，得到的聚合物极易氧化着色，应用受到一定的限制。

由于原料原因，聚乳酸有聚d-乳酸（PDLA）、聚L-乳酸（PLLA）和聚dL-乳酸（PDLLA）之分。

生产纤维一般采用PLLA。

聚乳酸的发展意义聚乳酸在中国应用的意义不仅仅体现在环保方面，对于循环经济、节约型社会的建设也将有积极的作用。

化工塑料的原料提取自不可再生的化石型资源---石油，而石油正在成为一种稀缺的消耗性资源。

提取自植物的聚乳酸显然有着取之不尽的原料供应量，而分解后的聚乳酸又将被植物吸收，形成一个物质的循环利用。

所以聚乳酸有“在地球环境下容易被生物降解的”塑料之称。

而且相对于化工塑料，聚乳酸不会产生更多的二氧化碳。

因为聚乳酸的原料---玉米在生长过程中通过植物的光合作用，又会消耗二氧化碳。

此外，聚乳酸的产业化将大大提高农作物的附加值。

以玉米为例，中国每年库存达3000多万吨，且大部分被当作了饲料，如果用于生产聚乳酸，形成“玉米－乳酸－聚乳酸－共聚共混物－各种应用制品”的产业链，可大大提高玉米的价格，提高农民收益。

之前，农用薄膜和方便食品的包装或餐具已经使用了聚乳酸。

但是，同利用石油和天然气制造的塑料比较起来，利用植物制造的这种聚乳酸塑料，成本较高，而且在60℃左右就会变形。

由于存在着这些缺点，这种材料至今难以普及。

尽管如此，人们还是非常看好聚乳酸。

pla的合成路线及方法PLA（聚乳酸）是一种可生物降解的聚合物材料，具有广泛的应用领域。

本文将介绍PLA的合成路线及方法。

一、聚乳酸的合成路线聚乳酸的合成主要有两种路线，即乙酯化法和直接聚合法。

1. 乙酯化法：该方法是将乳酸酯进行酯交换反应，生成聚乳酸。

具体步骤如下：（1）将乳酸酯与过量的醇反应，生成酯化产物。

（2）将酯化产物进行酯交换反应，去除副产物。

（3）将反应产物经过脱溶剂和脱色处理，得到纯净的聚乳酸。

乙酯化法的优点是反应条件温和，反应产率较高，但醇的选择和酯交换反应的副产物处理对产品质量有一定影响。

2. 直接聚合法：该方法是将乳酸进行聚合反应，生成聚乳酸。

具体步骤如下：（1）将乳酸加热至一定温度，使其熔化。

（2）在惰性气氛下，通过开环聚合反应，将乳酸分子连接成长链聚合物。

（3）得到的聚乳酸产品经过冷却、固化和后处理，得到所需的产品。

直接聚合法的优点是反应简单，无需醇的参与，但反应条件要求高，且聚合产物的分子量分布较广。

二、聚乳酸的合成方法1. 乙酯化法的合成方法：（1）醇的选择：常用的醇有甲醇、乙醇等，选择不同的醇会对最终聚乳酸的性能产生影响。

（2）酯交换反应：乳酸酯与醇反应时，通常需要在催化剂的作用下进行。

催化剂可以选择碱性催化剂或金属盐类。

（3）脱溶剂和脱色处理：通过蒸馏和活性炭吸附等方法，去除反应中产生的溶剂和色素等杂质。

2. 直接聚合法的合成方法：（1）乳酸的纯化：通过蒸馏和结晶等方法，将乳酸纯化，去除杂质。

（2）开环聚合反应：在惰性气氛下，将乳酸加热至熔点以上，通过催化剂的作用，实现乳酸分子间的酯键开裂和聚合。

（3）冷却、固化和后处理：将聚合反应得到的聚乳酸冷却，固化成固体，然后经过后处理，如热处理、抽真空等，得到所需的产品。

三、PLA的应用领域PLA具有良好的生物降解性、可加工性和可塑性，因此在许多领域得到广泛应用。

1. 包装领域：PLA可用于食品包装、药品包装等。

由于其生物降解性，可以减少对环境的污染。

聚乳酸合成方法研究进展聚乳酸的合成主要有两条路线：一条是乳酸(lactic acid)由乳酸预聚生成低分子量物质，其解聚得丙交酯环聚合(ROP)得到聚乳酸。

具体过程如下图2-1 聚乳酸的两条合成路线1、直接聚合法JK]乳酸同时具有-OH和-COOH是可直接缩聚的，采用高效脱水剂和催化剂使乳酸或乳酸低聚物分子间脱水缩合成高分子质量聚乳酸：式1.1 采用直接法合成的聚乳酸，原料乳酸来源充足，大大降低了成本，有利于聚乳酸材料的普及，但该法得到的聚乳酸相对分子质量较低，机械性能较差。

2、丙交酯开环聚合法[L]开环聚合法是先将乳酸缩聚为低聚物，低聚物在高温、高真空等条件下发生分子内酯交换反应，解聚为乳酸的环状二聚体-丙交酯。

丙交酯经过精制提纯后，由引发剂如辛酸亚锡、氧化锌等许多化合物催化开环得到高分子量的聚合物第一步是乳酸经脱水环化制得丙交酯。

式1.22n<20丙交酯直接聚合•另一条是(lactide)，丙交酯重结晶后开HI□ OH ----- C—COOH ------- ►CH a+ (n-l) H20脫水环化第二步是丙交酯经开环聚合制得聚丙交酯由于此方法可通过式1.3由于此方法可通过催化剂的种类和浓度使得聚乳酸分子量高达 70万到100 万【M,机械强度高，适合作为医用材料。

乳酸直接聚合与乳酸先制成丙交酯后再开环聚合制备聚乳酸相比，工艺简 单，成本低廉。

但以往的研究表明采用乳酸直接聚合法难以获得具有实用价值的 高分子量聚乳酸，但丙交酯开环聚合的高成本限制了聚乳酸的应用。

随着化工技 术的进步，研究者们对乳酸缩聚制各聚乳酸又重新重视起来。

常有的缩聚方法有：熔融缩聚、溶液缩聚、乳液缩聚和界面缩聚。

本实验室 采用了熔融缩聚和溶液缩聚制得分子量较高的聚乳酸。

实验部分实验原料：乳酸（85-90%）;二水和氯化亚锡（S“Cl 2.2H 2O ;三氧化二锑（SbO ）; 甲醇；高纯氮；二丁基氧化锡（Sn0E 2）;月桂酸二丁基锡；醋酸锰（Mn （CHCOO ）： 五氧化二磷（P2Q ）;苯；氯仿；甲苯；四氢呋喃实验仪器：温度计；通气管；三口烧瓶；油浴锅；磁力搅拌器一套；分馏头；冷 凝管；尾接管；圆底烧瓶；干燥瓶；真空抽滤机；分析天平；图2-1 实验装置图开环囊夕 催化刑■【J K L ]2.1、熔融聚合熔融缩合试验主要分两部分：原料脱水和缩合，其中聚合部分又分前期缩合（130匕以前），后期缩合（160—180°C）。

聚乳酸的合成与改性课件聚乳酸(Polylactic Acid，简称PLA)是一种使用天然和可再生资源(如玉米淀粉和蔗糖)制造的生物降解塑料。

PLA能分解成二氧化碳和水，降解速度较快，不会造成环境污染。

聚乳酸可以通过两种主要方法合成：1. 乙酸乙酯法聚乳酸的乙酸乙酯法是由乙酸乙酯和乳酸的环状缩合反应得到的。

此时，锡催化剂在反应过程中起到了催化作用。

发生反应后，PLA在高真空条件下被制备出来。

这种方法生产PLA的优点在于反应速度快，在反应结束后，产物的纯度很高。

2. 玉米淀粉法玉米淀粉法是由含高量玉米淀粉、lactic acid和无机物盐构成的杂交体系反应而成的。

反应进行在130°C - 150°C工作温度的高真空条件下，在其中加入≤5%的过氧化钙(PMC)作为引发剂。

酒精是反应的副产物之一，副反应的成本是压低玉米淀粉法所生产的PLA的优点之一。

控制分子量和分子量分布是PLA高速率合成的主要涉及。

分子量的分布与聚合反应的催化机理，含有Pd均相催化剂在反应中催化了乳酸分子的马尾退化，使聚乳酸分子量不均匀分布。

不同反应条件下的淀粉和lactic acid的含量，包括溶剂类型和使用时间等也会影响分子量和分子量分布。

改性聚乳酸是通过添加某些物质，改变PLA的物理性能、热稳定性、耐磨性和生物降解性能的一种方法。

一些常用的改性方法包括添加纳米颗粒、均聚物和活性剂。

例如，纳米颗粒的添加可以提高PLA的机械强度和耐热性，而均聚物的添加可以改善PLA的生物降解性能。

总之，聚乳酸的合成是一个很重要的课题，也是塑料方面的发展方向之一。

通过不断改进合成方法和改善性能，有望实现生产环保塑料的目标，促进可持续发展。

聚乳酸材料的合成原理
聚乳酸材料的合成原理基于聚酯化反应。

聚乳酸是由乳酸分子经过缩合反应形成的高分子化合物。

乳酸（C3H6O3）是一种有机酸，它有两个羟基（-OH）和一个羧基（-COOH）。

在聚乳酸的合成中，通常使用两种方法：直接聚合法和环状聚合法。

直接聚合法是将乳酸分子中的羧基和羟基通过缩合反应连接起来形成聚乳酸。

这个过程可以在溶液中或固态条件下进行。

在固态条件下，乳酸分子通过熔融后进行高分子化合物的形成。

在溶液中，乳酸分子在溶剂中进行水解反应生成乳酸的二聚体，然后通过进一步聚合形成聚乳酸。

环状聚合法是通过将乳酸分子中的两个羟基缩合形成环状的乳酸酯，然后再将这些环状乳酸酯分子通过进一步缩合反应连接在一起形成聚乳酸。

这种方法可以通过添加催化剂来加速反应速度。

在聚乳酸的合成中，通常使用催化剂来加速反应速度。

常用的催化剂有锡催化剂、盐酸、硫酸等。

聚乳酸材料的合成原理可以简单概括为乳酸分子中的羧基和羟基经过缩合反应
连接起来形成高分子聚乳酸。

这个过程可以通过直接聚合法或环状聚合法来实现，
并可通过添加催化剂来加速反应速度。

聚乳酸的合成、结构及性能摘要聚乳酸是生物可降解的高分子合成材料，由于其降解产物无毒，在生物医学和环保领域都得到了广泛的关注。

本文对聚乳酸的合成方法、结构、性能等进行了系统阐述。

并对聚乳酸进行了展望。

关键词聚乳酸合成方法结构性能引言聚乳酸（PLA）又称为聚丙交酯，是一种新型的、对环境友好且性能优良的高分子材料。

而聚乳酸本身无毒、无刺激性．还具有很好的生物相容性和人体体内可吸收性，它在环境中能被微生物或在酸碱性水溶液介质中被降解为乳酸并最终被完全分解成二氧化碳和水。

对环境不造成任何的污染与危害。

因此，可以广泛地应用于人造骨骼等医用塑料、地膜保温棚等农用塑料，一次性餐盒等食具塑料以及各种塑料制品，也可以加工成纤维、织物并制成服装，市场潜力极大[1]。

1.聚乳酸的晶体结构[2]只要PLA的立体规整度足够高，本体或溶液中的PLA就会结晶。

PLA结晶度、晶体大小和形态均影响制品的性能(如冲击强度、开裂性能、透明性等)。

现已发现PLA有3种晶格结构，即α晶系,β晶系，γ晶系,它们分别具有不同的螺旋构象和单元对称性。

在不同结晶条件或不同外场诱导作用下，可形成不同类型的球晶。

α晶系是最常见也是最稳定的一种晶型，它可以在熔融、冷结晶以及低温溶液纺纱等过程中形成。

Sancta等最先报道α晶系为斜方晶体，晶胞的三条棱的边长a，b，c分别为1．07，0．645，2．78nm，晶轴之间的夹角(α，β，γ)均为90°。

晶胞中PLA分子链的构象为左旋的103 螺旋(每3个乳酸单元上升10×10-10m，下同)。

Marge等的研究显示，PLA的α晶系中a，b，c分别为1．07，0．61，2．89 nm，α，β, γ均为90°。

α晶系的熔融温度为185℃。

β晶系最先由Elgin等提出：β晶系可在高温溶液纺纱过程中形成，它也是一种稳定的晶型。

只有在高温、高拉伸率的情况下，α晶系才能够转变成β晶系。

β晶系a，b，c分别为1.031，1．821，0．900nm，α，β，γ均为90°，是斜方晶体,分子链构象为左旋的31螺旋(每个乳酸单元上升3×10-10m，下同)，每个晶格包含6个螺旋。

有色聚乳酸的制备方法与流程有色聚乳酸是一种具有广泛应用潜力的生物可降解聚合物。

其制备方法包括聚乳酸的合成和有色物质的引入两个主要步骤。

下面将详细介绍有色聚乳酸的制备方法与流程。

一、聚乳酸的合成聚乳酸是由乳酸分子经过酯化反应聚合而成的聚合物。

聚乳酸的合成方法主要有两种：直接聚合法和环缩聚合法。

1.直接聚合法直接聚合法是将乳酸单体在催化剂的作用下，通过缩合反应进行聚合。

催化剂可以选择金属盐类催化剂，如锌盐、锡盐等。

该方法操作简单，但反应速度较慢，产率较低。

2.环缩聚合法环缩聚合法是将乳酸单体首先通过酯化反应生成乳酸二聚体，然后再通过环缩反应进行聚合。

酯化反应可以选择酸催化剂，如硫酸、p-甲苯磺酸等。

环缩反应可以选择碱催化剂，如碳酸钠、氢氧化钠等。

该方法反应速度较快，产率较高。

二、有色物质的引入有色物质的引入是通过将具有吸收特定波长光线的染料或颜料引入聚乳酸中，使聚乳酸具有特定的颜色。

有色物质的引入方法主要有两种：直接引入法和共聚法。

1.直接引入法直接引入法是将染料或颜料直接加入聚乳酸体系中进行混合，使其均匀分散在聚乳酸中。

该方法操作简单，但染料或颜料的稳定性和分散性要求较高。

2.共聚法共聚法是在聚乳酸的合成过程中，将具有吸收特定波长光线的单体与乳酸单体一起聚合，使有色物质与聚乳酸的分子链相互交织。

该方法可以使有色物质更加稳定地固定在聚乳酸中，但操作复杂度较高。

制备有色聚乳酸的流程如下：1.选择聚乳酸的合成方法，根据具体要求确定直接聚合法或环缩聚合法。

2.选择合适的催化剂和溶剂，将乳酸单体与催化剂、溶剂按一定比例混合。

3.根据所选择的合成方法，进行酯化反应或环缩反应。

反应条件包括温度、反应时间和搅拌速度等。

4.获取聚乳酸产物后，对其进行纯化和干燥处理，得到无色的聚乳酸。

5.根据需要，选择具有吸收特定波长光线的染料或颜料。

6.将染料或颜料按一定比例加入聚乳酸体系中，进行混合和分散处理。

7.对有色聚乳酸进行表征和性能测试，包括颜色、光学性能、力学性能等。

生物可降解材料聚乳酸的制备及应用聚乳酸是由微生物发酵所产生乳酸单体聚合而成的高分子聚合物，它的特点是无毒、无刺激气味、可降解、生物相容性良好，所以广泛应用到了医学、食品包装和汽车电子等领域。

聚乳酸在自然界中通过土壤、水或微生物的作用下都能实现无污染的分解，可降解的特性既推动了各个领域的发展，也满足了我国构建绿色环保型社会的要求。

因此，对于聚乳酸的研究规模随之扩大，通过对聚乳酸合成、改性以及应用，促进聚乳酸的价值发挥，进而为社会进步奠定坚实基础。

1 聚乳酸具备的生物性质1.1 生物可降解性乳酸主要由植物发酵而来，主要成分包括玉米、小麦等可再生资源，所以聚乳酸有着良好的可降解性质。

废弃的聚乳酸产物在土壤中微生物或水的作用下会完全分解成水和二氧化碳，对空气和土壤都没有任何污染，同时还有利于促进植物的光合作用。

1.2 生物相容性据相关研究显示，聚乳酸可以在人体中实现完全无害的分解，分解后的主要产物即是二氧化碳和水，并且在人体新陈代谢的过程中即可完成分解，所以其生物相容性良好。

在不断实践应用的过程中，证实了聚乳酸和人体的相容性，如将其作为植入人体的生物材料，后续没有任何的不良反应发生，逐渐取代了金属材料的地位。

1.3 优越的物理性质聚乳酸优越的物理性质主要体现在柔韧性良好、透明度充足、机械强度足够和良好的热稳定性，这些物理性质无疑满足了各行各业的具体要求，相较于不可降解材料和其他可讲解材料的优势都较为明显。

1.4 可加工性聚乳酸本身的可加工性良好，实际加工起来只需要充分结合其热塑性即可，能够以各种不同的方式进行热塑成型，满足了各种形态的要求，赋予了其良好的加工性能。

2 聚乳酸的合成制备方式2.1 间接聚合制备间接聚合法指的是开环聚合。

首先，将乳酸作为原材料，并通过缩聚和解聚的方式得到环形丙交酯。

其次，将丙交酯进行开环聚合从而得到聚乳酸。

开环聚合的方式主要通过对反应时间、反应温度和选择不同催化剂种类来实现对聚乳酸分子量合成的过程，这一方法的优势在于反应原理简单、反应过程可控，缺点是聚乳酸的后续提纯过程较为复杂且需要的成本偏高。

图解聚乳酸（1）
聚乳酸的一步法聚合
随着原油的短缺、石油价格的巨幅波动、及石油化学工业造成的空气污染及温室效应，生物基的聚合物备受关注，尤其是聚乳酸。

它不以石油为原料，而以由淀粉或糖发酵生成的乳酸为原料合成，在堆肥条件下可以完全生物降解、回归自然。

聚乳酸的合成是以乳酸为原料，可以以一步法和二步法两种形式进行，其中一步法是以乳酸直接聚合而成，其反应方程式可以表述如下：
实际的聚合反应较复杂，过程中存在两个平衡的可逆反应，即聚合酯化脱水反应和聚合和解聚的反应。

其反应方程分别如下：
以上一步法生产必须一边聚合，一边脱水，以避免聚合时产生的水分又将聚乳酸降解。

但要将水分从熔融的聚乳酸中吸出十分困难。

一步法合成要求高纯度的乳酸做原料。

一步法聚合的方法有共沸精馏、熔融缩聚、熔融固相缩聚等方法。

目前只有同济大学和三井化学使用一步法进行聚乳酸生产。

聚乳酸材料聚乳酸(PLA)是一种热塑性脂肪族聚酯，可从玉米、马铃薯或淀粉材料中提取，并在一定土壤和堆肥条件下可完全降解为二氧化碳和水，不会造成环境污染。

PLA 具有出色的生物相容性，可生物降解性、热性能和力学性能，被广泛应用于一次性餐具、食品包装和生物医疗器具等方面。

聚乳酸的合成聚乳酸常用的制备方法有以下三种：直接缩聚法：缩聚法就是把乳酸单体进行直接缩合，也称一步聚合法。

在脱水剂的存在下，乳酸分子中的羟基和羧基受热脱水，直接缩聚合成低聚物。

加入催化剂，继续升温，低相对分子质量的聚乳酸聚合成更高相对分子量的聚乳酸。

二步法：使乳酸生成环状二聚体丙交酯，再开环缩聚成聚乳酸。

这一技术较为成熟，主要过程是原料经微生物发酵制得乳酸后，再经过精制、脱水低聚、高温裂解，最后聚合成聚乳酸。

反应挤出制备高分子量聚乳酸：用间歇式搅拌反应器和双螺杆挤出机组合，进行连续的熔融聚合实验，可获得由乳酸通过连续熔融缩聚制得的分子量达150000的聚乳酸。

利用双螺杆挤出机将低摩尔质量的乳酸预聚物在挤出机上进一步缩聚，制备出较高摩尔质量的聚乳酸。

聚乳酸材料的应用1.聚乳酸具有良好的机械性能，适用于吹塑、热塑等各种加工方法，加工方便，应用十分广泛。

可用于加工从工业到民用的各种塑料制品、包装食品、快餐饭盒、无纺布、工业及民用布。

进而加工成农用织物、保健织物、抹布、卫生用品、室外防紫外线织物、帐篷布、地垫面等等。

2.聚乳酸材料相容性与可降解性良好。

聚乳酸在医药领域应用也非常广泛，如可生产一次性输液用具、免拆型手术缝合线等，低分子聚乳酸作药物缓释包装剂等。

3.、聚乳酸具有最良好的抗拉强度及延展度，聚乳酸也可以各种普通加工方式生产，例如：熔化挤出成型，射出成型，吹膜成型，发泡成型及真空成型，与广泛使用的聚合物有类似的成形条件，此外它也具有与传统薄膜相同的印刷性能。

如此，聚乳酸就可以应各不同业界的需求，制成各式各样的应用产品。

聚乳酸材料的缺点和改进方法缺点：聚乳酸的大分子链中的酯基和侧甲基的空间位阻效应，使得聚乳酸分子的刚性较大，柔顺性较差，因此聚乳酸材料有质地较脆、韧性差的缺点，大大限制了聚乳酸材料的应用范围，如果能改进这一缺点，聚乳酸材料的应用前景将更加宽广。

聚乳酸的合成方法 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT聚乳酸的合成方法研究摘要聚乳酸是一类运用广泛的生物可降解材料，具有良好的机械强度，生物相容性且易加工。

聚乳酸的合成方法主要为内交酯开环聚合法和直接缩合聚合法，前者比较而言具有分子量高，机械性能好且无小分子水生成等优点。

目前，聚乳酸主要面临着性能改性和成本降低的重要挑战。

关键词聚乳酸，开环聚合，缩合聚合1 引言生物降解材料包括天然树脂和合成树脂，是由可再生资源人工合成制得的一种可降解高分材料，主要包括淀粉类以及聚酯类，其中聚酯类包括聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯、聚己内酯和聚丁二酸丁二醇酯等。

聚乳酸是一种用途广泛的生物降解高分子材料，具有良好的强度、通透性且易加工，并具有良好的生物相容性，对人体无毒无刺激，因此被广泛用于外科手术缝合线和骨折内固定材料及药物控释载体等生物医用材料，已经成为生物医用材料中最受重视的材料之一[1]。

2 聚乳酸的概述聚乳酸也称为聚丙交酯，属于聚酯家族，是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且可以再生。

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，因此是理想的环保型高分子材料[1]。

聚乳酸的性质聚乳酸(PLA)为浅黄色或透明的物质；玻璃化温度为50～60℃，熔点170～180℃，密度约cm3；不溶于水、乙醇、甲醇等，易水解成乳酸。

聚乳酸有三种立体构型：聚右旋乳酸(PDLA)，聚左旋乳酸(PLLA)和聚消旋乳酸(PDLLA)。

PDLA和PLLA是两种具有光学活性的有规立体构型聚合物，25℃时比旋光度分别为+157°，-157°。

Tg、Tm分别为58℃和215℃，熔融或溶液中均可结晶、结晶度可达60％左右。

PDLLA是无定形非晶态材料，Tg为58℃，无熔融温度。

结晶性对PLA材料力学性能和降解性能(包括降解速率、力学强度衰减)的影响很大。

聚乳酸合成方法研究进展聚乳酸的合成主要有两条路线：一条是乳酸(1actic acid)直接聚合．另一条是由乳酸预聚生成低分子量物质，其解聚得丙交酯(1actide)，丙交酯重结晶后开环聚合(ROP)得到聚乳酸。

具体过程如下图2-1 聚乳酸的两条合成路线1、直接聚合法[JK]乳酸同时具有-OH和-COOH，是可直接缩聚的，采用高效脱水剂和催化剂使乳酸或乳酸低聚物分子间脱水缩合成高分子质量聚乳酸：式1.1 采用直接法合成的聚乳酸，原料乳酸来源充足，大大降低了成本，有利于聚乳酸材料的普及，但该法得到的聚乳酸相对分子质量较低，机械性能较差。

2、丙交酯开环聚合法[L]开环聚合法是先将乳酸缩聚为低聚物，低聚物在高温、高真空等条件下发生分子内酯交换反应，解聚为乳酸的环状二聚体-丙交酯。

丙交酯经过精制提纯后，由引发剂如辛酸亚锡、氧化锌等许多化合物催化开环得到高分子量的聚合物第一步是乳酸经脱水环化制得丙交酯。

式1.2第二步是丙交酯经开环聚合制得聚丙交酯由于此方法可通过式1.3由于此方法可通过催化剂的种类和浓度使得聚乳酸分子量高达70万到100万【M】，机械强度高，适合作为医用材料。

乳酸直接聚合与乳酸先制成丙交酯后再开环聚合制备聚乳酸相比，工艺简单，成本低廉。

但以往的研究表明采用乳酸直接聚合法难以获得具有实用价值的高分子量聚乳酸，但丙交酯开环聚合的高成本限制了聚乳酸的应用。

随着化工技术的进步，研究者们对乳酸缩聚制各聚乳酸又重新重视起来。

常有的缩聚方法有：熔融缩聚、溶液缩聚、乳液缩聚和界面缩聚。

本实验室采用了熔融缩聚和溶液缩聚制得分子量较高的聚乳酸。

实验部分实验原料：乳酸（85-90%）；二水和氯化亚锡（Sn2Cl2.2H2O）；三氧化二锑（Sb2O3）；甲醇；高纯氮；二丁基氧化锡（SnOEt2）；月桂酸二丁基锡；醋酸锰（Mn(CH3COO)2）；五氧化二磷（P2O5）；苯；氯仿；甲苯；四氢呋喃实验仪器：温度计；通气管；三口烧瓶；油浴锅；磁力搅拌器一套；分馏头；冷凝管；尾接管；圆底烧瓶；干燥瓶；真空抽滤机；分析天平；图2-1 实验装置图2.1、熔融聚合【J K L】熔融缩合试验主要分两部分：原料脱水和缩合，其中聚合部分又分前期缩合（130O C以前），后期缩合（160—180o C）。

聚乳酸单体的合成及聚合反应研究
聚乳酸是一种生物可降解的聚合物，常用于医疗、生物医学和食品包装等领域。

下面是聚乳酸单体的合成及聚合反应的研究内容：
1. 聚乳酸单体的合成方法：
- 乳酸酯化合成法：将乳酸与醇类反应，生成乳酸酯单体。

常用的醇类包括甘油、乙二醇和丙二醇等。

- 乳酸脱水缩合法：将乳酸在酸性或碱性催化剂的存在下，进行脱水缩合反应，生成乳酸单体。

2. 聚乳酸的聚合反应：
- 环化聚合反应：将乳酸单体在催化剂的作用下，通过酯键的形成进行聚合，生成聚乳酸。

常用的催化剂包括金属催化剂如锌、锡等。

- 开环聚合反应：将乳酸单体与其他化合物（如二酸、二醇等）进行反应，生成聚乳酸共聚物。

常用的共聚单体包括乙二醇、丙二醇、己二酸等。

3. 聚乳酸的性质研究：
- 结构与性质关系：通过调控聚乳酸的合成方法和聚合反应条件，研究聚乳酸的分子结构对其物理性质（如熔点、玻璃化转变温度等）和力学性能（如强度、韧性等）的影响。

- 降解性能研究：通过模拟生物体内和环境条件，研究聚乳酸的降解性能，包括降解速率、降解产物等。

- 应用研究：将聚乳酸应用于医疗、生物医学和食品包装等领域，研究其在这些领域中的性能和应用前景。

总的来说，聚乳酸单体的合成及聚合反应研究主要包括聚乳酸单体的合成方法、聚乳酸的聚合反应、聚乳酸的性质研究和应用研究等方面。

这些研究有助于提高聚乳酸的合成效率、改善其性能，并拓展其在不同领域的应用。

聚乳酸合成方程式聚乳酸是一种生物降解性的聚合物，其合成方程式可以描述为：n C3H6O3 → [-O-CH(CH3)-CO-]n + n H2O。

聚乳酸的合成是通过将乳酸分子进行聚合反应得到的。

乳酸是一种有机酸，化学式为C3H6O3。

在聚乳酸的合成过程中，乳酸分子中的羧基（COOH）与羟基（OH）之间发生酯化反应，生成聚乳酸分子的酯键（-O-CH(CH3)-CO-）。

聚乳酸的合成过程可以通过催化剂的作用进行，常用的催化剂有无机酸（如盐酸、硫酸）或有机酸（如甲酸、苯甲酸）。

催化剂的作用是加速酯化反应的进行，提高反应速率和产率。

聚乳酸的合成还需要考虑反应条件。

反应温度一般在140-180摄氏度之间，可以通过调节温度来控制聚乳酸的分子量。

较高的温度可以促进聚合反应的进行，但过高的温度可能导致聚乳酸分解或发生副反应。

反应时间一般在数小时到数十小时之间，根据需要可以调整反应时间来控制聚乳酸的产率和分子量。

聚乳酸的合成还可以通过其他方法实现，如开环聚合法和环状缩聚法。

开环聚合法是将乳酸分子的羟基和羧基之间的酯键打开，形成聚乳酸分子的酯键。

环状缩聚法是将两个乳酸分子的羟基和羧基之间的酯键打开，然后将它们连接起来形成聚乳酸分子的酯键。

聚乳酸作为一种生物降解性材料，在环境中可以通过微生物的作用逐渐分解为二氧化碳和水。

因此，聚乳酸在一些特定的应用领域具有很大的潜力，如医疗用品、包装材料和农业膜等。

总结起来，聚乳酸的合成方程式描述了乳酸分子通过酯化反应形成聚乳酸分子的酯键。

合成聚乳酸的过程需要催化剂的作用和适当的反应条件。

聚乳酸作为一种生物降解性材料，具有广泛的应用前景。