生物可降解材料聚乳酸的增韧改性研究

收稿日期：2023-04-20基金项目：河北省大学生创新创业训练计划项目（课题号：S202210101005、S202210101008）作者简介：王培（1982-），女，毕业于山西师范大学，讲师，研究方向：可生物降解高分子材料的加工及应用，***************；通讯联系人：冯嘉玮（2002-），女，本科生在读，研究方向：高分子材料，*****************。

聚乳酸材料性能改进研究进展王 培，冯嘉玮，邓祎慧，刘雪微，张 帅（衡水学院 应用化学系，河北 衡水 053000）摘要：聚乳酸（polylacticacid ，PLA ）是一种以植物资源为原料合成的聚酯，主要应用于医学、生物、环境保护等领域。

随着科学技术的进步，对聚乳酸材料的性能提出了新的要求和用途，必须通过改性提高其加工与应用性能。

从物理改性、化学改性方面综述了PLA 性能改进的研究进展。

旨在保留PLA 性能的优势，为拓宽PLA 应用市场提供一定参考价值。

关键词：聚乳酸；物理改性；化学改性doi ：10.3969/j.issn.1008-553X.2024.02.003中图分类号：O648.17 文献标识码：A 文章编号：1008-553X （2024）02-0009-05安 徽 化 工ANHUI CHEMICAL INDUSTRYVol.50，No.2Apr.2024第50卷，第2期2024年4月聚乳酸（PLA ），又称聚丙交酯或聚羟基丙酸，一种重要的乳酸衍生物，是由乳酸单体缩聚而成的可生物降解的高分子材料[1]。

因其具有可降解性、良好的生物相容性和力学性能及易于加工等特性被认为是最具发展前景的生物可降解材料之一，是唯一具有优良抑菌及抗霉特性的生物可降解塑料。

PLA 广泛应用于医疗卫生、包装材料、纤维、非织造物、建筑、农业等领域。

在医疗卫生方面，PLA 已应用于可降解手术缝合线、缓释药物载体[2]、医用伤口敷料[3]、3D 多孔聚乳酸支架[4]、人工皮肤[5]口腔固定材料、眼科材料等方面。

生物可降解材料聚乳酸的制备改性及应用摘要：聚乳酸（PLA）是人工合成的可生物降解的的热塑性脂肪族聚酯，其具有良好的机械性能、热塑性、生物相容性和生物降解性等，广泛应用于可控释材料、生物医用材料、组织工程材料、合成纤维等领域。

本文主要介绍了聚乳酸的合成、改性及其在各个领域的应用。

关键词：聚乳酸；生物降解；合成；应用随着大量高分子材料在各个领域的应用，废弃高分子材料对环境的污染有着日益加剧的趋势。

处理高分子材料的一些老套方法如焚烧、掩埋、熔融共混挤出法、回收利用等都存在缺陷并有一定的局限性，给环境带来严重的负荷，因此开发环境可接受的降解性高分子材料是解决环境污染的重要途径。

而乳酸主要来源于自然界十分丰富的可再生植物资源如玉米淀粉、甜菜糖等的发酵。

聚乳酸（polylactide简称PLA)在自然环境中可被水解或微生物降解为无公害的最终产物CO2和H2O，对其进行堆肥或焚烧处理也不会带来新的环境污染[1]。

此外聚乳酸及其共聚物是一种具有优良的生物相容性的合成高分子材料。

它具有无毒、无刺激性、强度高、可塑性强、易加工成型等特点，因而被认为是最有前途的生物可降解高分子材料[2]。

利用其可降解性，也可用作生物医用材料如组织支架、外科手术缝合线、专业包装、外科固定等。

1 生物降解机理[3，4]生物降解是指高分子材料通过溶剂化作用、简单水解或酶反应，以及其他有机体转化为相对简单的中间产物或小分子的过程。

高分子材料的生物降解过程可分为4个阶段：水合作用、强度损失、物质整体化丧失和质量损失。

微生物首先向体外分泌水解酶，与可生物降解材料表面结合，通过水解切断这些材料表面的高分子链，生成低相对分子质量的化合物（有机酸、糖等)，然后，降解的生成物被微生物摄入体内，合成为微生物体物或转化为微生物活动能量，在耗氧条件下转化为CO2，完成生物降解的全过程。

材料的结构是决定其是否可生物降解的根本因素。

合成高分子多为憎水性的，一般不能生物降解，只有能保持一定湿度的材料才有可能生物降解。

聚乳酸增韧改性研究进展袁理;李芬芬;康睿玲;施家豪;吴靓;张扬【摘要】从共聚改性和共混改性两方面综述了近年来聚乳酸（PLA）增韧改性的研究现状，并着重介绍了植物纤维共混PLA的增韧机理和研究进展，最后对PLA 的发展前景进行了展望。

%This paper summarized the most recent development of toughening modification for poly (lactic acid)(PLA)in terms of copolymerization and blending technologies.The mechanisms and progresses in toughening techniques for PLA resin with plant fibers were focused, and the development prospects of modified PLA products were predicted.【期刊名称】《中国塑料》【年(卷),期】2017(031)001【总页数】6页(P7-12)【关键词】聚乳酸;增韧;研究进展【作者】袁理;李芬芬;康睿玲;施家豪;吴靓;张扬【作者单位】北京工商大学材料与机械工程学院，北京100048;北京工商大学材料与机械工程学院，北京100048;北京工商大学材料与机械工程学院，北京100048;北京工商大学材料与机械工程学院，北京100048;北京工商大学材料与机械工程学院，北京100048;北京工商大学材料与机械工程学院，北京100048【正文语种】中文【中图分类】TQ321近年来，随着石油资源枯竭以及各种日益突出的环境问题，生物可降解材料已经成为当今高分子材料领域的一个极其重要的研究方向。

其中，PLA因其具有良好的生物相容性和力学性能，无毒、可塑性加工成型，生产过程无污染，可完全生物降解，已被广泛应用于医疗卫生、食品包装、汽车、服装等领域，被认为是最有前途的可再生绿色高分子材料之一。

聚乳酸改性研究及其在包装领域的应用聚乳酸是一种热塑性聚合物，它是一种生物降解性材料，含糖类、脂肪和醇类等，它被用作包装材料和低温热塑成型的原料。

聚乳酸的主要优势是可以改性以提高其性能。

近年来，许多研究者致力于研究聚乳酸改性，以提高其抗冲击性、降低其水吸收性，以及改善其热塑成型性能。

此外，聚乳酸改性后还可以增强其耐性，使其具有抗菌、抗真菌和抗污染等特性，可以作为安全可靠的包装材料使用。

聚乳酸改性研究研究聚乳酸改性的主要目的是改善聚乳酸的力学性能和耐热性，以实现包装材料的更高性能。

近年来，为了改善聚乳酸的性能，研究者已开发出多种改性方法。

其中，共聚物基本改性是改变聚乳酸微观结构以提高其力学性能的最为重要的方法之一。

共聚物基改性，可以通过连接多种大分子间的氢键，来制备能够改善聚乳酸性能的氢键聚乳酸。

另外，聚乳酸的改性还可以通过添加小分子和共价基元素以及聚乳酸的缩合反应来实现。

这些改性可以改善聚乳酸的力学性能，增强其抗冲击性，降低其水吸收性，改善其耐热性，以及改善其热塑成型性能。

此外，聚乳酸改性后还可以增强其耐性，使其具有抗菌、抗真菌和抗污染等特性，可以作为安全可靠的包装材料使用。

聚乳酸改性在包装领域的应用聚乳酸改性后的产品具有优良的力学性能，抗冲击性和抗热性，因此，它们可以作为理想的包装材料应用于农产品、保鲜食品、冷冻食品、医药品、化工品、家用电器等的包装。

聚乳酸改性产品的封口性能也是很重要的，它可以提供良好的封口效果，减少包装装物的污染和渗透，从而延长产品的保质期。

此外，该材料的抗真菌、防腐蚀和耐老化性能也是非常重要的，因此，可以将其用作制作各类食品和饮料包装，以保持其质量和口感。

总结聚乳酸作为一种热塑性聚合物，具有生物降解性，它可以改性以提高其性能。

在近年来，多种改性方法，如共聚物基改性、小分子添加、聚乳酸缩合反应等。

这些改性方法可以改善聚乳酸的力学性能，增强其抗冲击性，降低其水吸收性，改善其热塑性，以及改善其耐性，使其具备抗菌、抗真菌和抗污染等特性，可以作为安全可靠的包装材料使用。

化工进展CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS2020年第39卷第1期开放科学（资源服务）标识码（OSID ）：生物医用材料聚乳酸的合成及其改性研究进展詹世平1，2，万泽韬1，2，王景昌1，2，阜金秋1，2，赵启成1，2（1大连大学环境与化学工程学院，辽宁大连116622；2辽宁省化工环保工程技术研究中心，辽宁大连116622）摘要：聚乳酸是一种具有良好生物相容性的可降解生物材料，被广泛应用于医药、医疗和食品包装等领域。

随着科学技术的进步，对聚乳酸材料的性能提出了新的要求和用途，研究者在合成方法和改性研究方面也取得了新的成果。

本文阐述了聚乳酸的化学结构和基本特性，常用合成方法，包括阳离子聚合、阴离子聚合和配位聚合的基本概念和应用实例，介绍了近年来发展的酶催化聚合、超临界二氧化碳中聚合等绿色合成方法，着重介绍了聚乳酸亲水改性、pH 响应改性和分支结构改性等几种用于医用方面的改性方法，最后对聚乳酸材料研究发展方向进行了展望，提出在聚乳酸基体中添加极低含量的无机纳米粒子填充物，可显著改善复合材料的性能，指出生物纳米复合包装材料的技术开发是未来几年着重研究的方向。

关键词：聚乳酸；合成方法；改性；生物相容性中图分类号：TB34文献标志码：A文章编号：1000-6613（2020）01-0199-07Synthesis and modification of biomedical material polylactic acidZHAN Shiping 1，2，WAN Zetao 1，2，WANG Jingchang 1，2，FU Jinqiu 1，2，ZHAO Qicheng 1，2(1College of Environmental and Chemical Engineering,Dalian University,Dalian 116622,Liaoning,China;2Chemical andEnvironmental Protection Engineering Research Technology Center,Dalian 116622,Liaoning,China)Abstract:Due to its good biocompatibility and biodegradability,polylactic acid is widely used in thefields of the drug,medicine and food packing and so on.With the progress of science and technology,some new requirements and purposes have been put forward for the properties of polylactic acid materials.Researchers have also made some new achievements in the synthesis methods and the modification research.The chemical constitution and basic properties of polylactic acid were described and the common synthetic methods of polylactic acid were discussed,including the basic concepts and application examples on cationic polymerization,anionic polymerization and coordination polymerization.The green synthetic methods such as enzymatic catalytic polymerization and polymerization in supercritical carbon dioxide developed in recent years were introduced.The hydrophilic modification,pH response modification and branch structure modification of polylactic acid were also emphatically introduced.Finally,the development directions of polylactic acid material research were prospected.It was proposed that adding very low content of inorganic nanoparticles filler into polylactic acid matrix can significantly improve the properties of composite materials.It was pointed out that the development of bio-nanocomposite packaging materials was a development direction of emphasis on research in the next few years.Keywords:polylactic acid;synthetic method;modification;biocompatibility综述与专论DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2019-0656收稿日期：2019-04-24；修改稿日期：2019-06-16。

小分子酯类增塑剂对聚乳酸的增塑改性研究的开题
报告
一、选题背景与意义
聚乳酸（polylactic acid，PLA）是一种生物可降解聚合物，在食品包装、医疗材料、纺织品等领域有广泛应用。

然而，由于其高结晶度和脆性，其应用受到一定制约。

因此，研究增塑改性技术能够有效改善其力
学性能，提高其工艺性和延展性，拓宽其应用范围。

二、研究内容
本次研究选用小分子酯类增塑剂，以聚乳酸为基础材料，通过混炼、加工工艺，制备聚乳酸/增塑剂混合体系，探究小分子酯类增塑剂对聚乳
酸力学性能、热性能、结晶行为等方面的影响。

三、论文结构
本论文分为四个部分：绪论、实验方法、结果分析、结论与展望。

绪论部分主要阐述了研究的背景、意义和现状；实验方法部分详细介绍
了所用材料、工艺流程和实验条件；结果分析部分主要对实验结果进行
归纳、总结和分析；结论与展望部分总结了本次研究的成果，并对未来
的研究方向进行了展望。

四、研究方法
本次研究将采用加工工艺和物性测试相结合的方法，制备混合体系
后通过拉伸试验、热重分析、差示扫描量热法等手段评价增塑剂对聚乳
酸性能的影响，并探究其增塑机理。

五、预期成果
本次研究将增进对聚乳酸增塑改性技术的认识，为聚乳酸在包装、
医疗、纺织等领域的应用提供技术支持和可行性建议。

聚乳酸（PLA）合成与改性的研究进展范兆乾【摘要】在无数种类的可降解聚合物中，聚乳酸（PLA）塑料是一种脂肪族聚酯，是具有生物相容性的热塑性塑料，它是目前最具有发展前景的环境友好型塑料材料。

这篇综述提供了目前的PLA市场信息，并介绍了近年来PLA合成和PLA改性方面的研究进展。

%In myriad types of biodegradable polymer, polylactic acid plastic is a kind of aliphatic polyester, it have the biocompatibility of thermoplastic, it is currently the most potential environment - friendly plastic material. The market information are provides in this paper, the advances in the research of PLA synthesis and PLA modification in recent years are introduced.【期刊名称】《河南化工》【年(卷),期】2011(000)015【总页数】4页(P21-24)【关键词】聚乳酸;PLA;塑料;合成;改性【作者】范兆乾【作者单位】青岛科技大学化工学院,山东青岛266042【正文语种】中文【中图分类】TQ325目前，全世界塑料年产量已经超过2亿t，相应的，塑料废弃物也逐年增加，严重污染环境，减少废塑料污染的方法之一是使用在自然界无论生物体内外都可以自然降解，不会造成环境污染的生物降解材料。

聚乳酸（Poly Lactic Acid，PLA）就是一种可生物降解材料。

PLA有三种立体化学存在形式，聚L－乳酸（PLLA）、聚D－乳酸（PDLA）和聚DL－乳酸（PDLLA）。

聚乳酸生物降解的研究进展一、本文概述随着全球环境问题的日益严峻，特别是塑料废弃物对环境的污染问题，生物降解材料的研究与应用越来越受到人们的关注。

聚乳酸（PLA）作为一种重要的生物降解材料，因其良好的生物相容性、可加工性和环保性，在包装、医疗、农业等领域具有广泛的应用前景。

本文旨在综述聚乳酸生物降解的研究进展，包括其生物降解机制、影响因素、改性方法以及应用现状，以期为聚乳酸的进一步研究和应用提供参考。

本文首先介绍了聚乳酸的基本性质，包括其分子结构、合成方法以及主要性能。

接着，重点分析了聚乳酸的生物降解机制，包括酶解、微生物降解和动物体降解等过程，并探讨了影响聚乳酸生物降解的主要因素，如结晶度、分子量、添加剂等。

在此基础上，本文综述了聚乳酸的改性方法，包括共聚、共混、填充和表面改性等，以提高其生物降解性能和机械性能。

本文总结了聚乳酸在包装、医疗、农业等领域的应用现状，并展望了其未来的发展趋势。

通过本文的综述，旨在为聚乳酸生物降解的研究与应用提供有益的参考，同时为推动生物降解材料的发展贡献一份力量。

二、聚乳酸的生物降解机理聚乳酸（PLA）的生物降解主要依赖于微生物的作用，这些微生物包括细菌和真菌，它们能够分泌特定的酶来降解PLA。

生物降解过程通常包括两个主要步骤：首先是微生物对PLA表面的附着和酶的产生，然后是酶对PLA的催化水解。

在降解过程中，微生物首先通过其细胞壁上的特定受体识别并附着在PLA表面。

随后，微生物开始分泌能够降解PLA的酶，这些酶主要包括聚乳酸解聚酶和酯酶。

聚乳酸解聚酶能够直接作用于PLA的酯键，将其水解为乳酸单体；而酯酶则能够水解PLA链末端的乳酸单体。

水解产生的乳酸单体可以被微生物进一步利用，通过三羧酸循环等途径转化为二氧化碳和水，或者用于微生物自身的生长和代谢。

这个过程中，微生物扮演了关键的角色，它们不仅能够降解PLA，还能够将降解产生的乳酸完全矿化为无害的物质。

值得注意的是，PLA的生物降解速率受到多种因素的影响，包括PLA的分子量、结晶度、形态、微生物的种类和活性、环境温度和湿度等。