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影响PLA降解的因素有哪些?

PLA是聚乳酸的英文简写,全写为:polylactic acid

聚乳酸也称为聚丙交酯(polylactide),属于聚酯家族。聚乳酸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,主要以玉米、木薯等为原料。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。

聚乳酸(PLA)是一种新型的生物基及可再生生物降解材料,使用可再生的植物资源(如玉米、木薯等)所提出的淀粉原料制成。淀粉原料经由糖化得到葡萄糖,再由葡萄糖及一定的菌种发酵制成高纯度的乳酸,再通过化学合成方法合成一定分子量的聚乳酸。

其具有良好的生物可降解性,使用后能被自然界中微生物在特定条件下完全降解,最终生成二氧化碳和水,不污染环境,这对保护环境非常有利,是公认的环境友好材料。

降解的影响因素

1)pH值

酸或碱都能催化PLA水解。聚乳酸在碱性条件下降解速率>酸性条件下降解速率>中性条件下降解速率。

2)结晶度

降解过程总是从无定形区到结晶区.这是由于结晶区分子链段堆积紧密, 水不容易渗透进去。先渗入无定型区,导致酯键的断裂,当大部分无定型区已降解时,才由边缘向结晶区的中心开始降解。在无定型区水解过程中,生成立构规整的低分子物质,结晶度增大,延缓了进一步水解的进行。

3)分子量及分子量的分布

分子量与降解速率成反比。分子量越大, 聚合物的结构越紧密, 内部的酯键越不容易断裂;而且,分子量越大,经降解所得的链段越长, 不易溶于水中,产生的水和氢正离子越少,使pH 值下降缓慢,这也是其降解速率比低分子量聚乳酸的低的原因之一。

对于平均分子量相同的聚合物来说,分子量分布越宽,降解速率越快。这是因为分子量较小的聚合物先分解后, 环境pH值由中性向酸性转变,从而加快了降解速度。

4)立构规整性的影响

在碱性条件下,降解速率为PDLA(PLLA)

PDLLA 由于甲基处于间同立构或无规立构状态, 对水的吸收速度较快,因此降解较快;而对PLLA及PDLA来说水解分为2个阶段:第一阶段,水分子扩散进入无定型区,然后发生水解;第二阶段是晶区的水解,相对来说较为缓慢。

5)酶

聚乳酸主链上含有酯键,可以被酯酶加速降解。

如根霉属菌酯肪酶、猪胰腺酯肪酶、猪肝脏的梭基酯酶

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