聚乳酸(PLA)是一种生物基可降解聚酯类聚合物,由多个乳酸单体分子聚合而成,是一种具有高强度、高模量、良好的成型加工性的透明环境友好生物材料,在各个领域有着巨大的使用价值。
因为乳酸分子中含有一个不对称碳原子,具有旋光性,因此PLA可分为右旋聚乳酸(PDLA)、左旋聚乳酸(PLLA)、外消旋聚乳酸(PDLLA)。
聚乳酸是一种半结晶型聚合物,结晶度能在很大程度上影响PLA的物理性能、力学性能以及降解性能。
在上述三类中,PLLA 和 PDLA是等规立构的半结晶聚合物,具有较高的拉伸强度,但断裂伸长率低、冲击韧性差、降解吸收速度慢;间规立构的 PDLLA通常呈无定形态,其拉伸强度略低于前两者,但降解速度快。
对于材料而言,PLA的可降解性是一把双刃剑,既要能完全降解,在使用过程中以及废弃以后不对环境增加负担;又要求其不能降解的太快,要保证其作为材料所必须具有的使用生命周期。
因此,聚乳酸材料的降解问题成为学科界的一项重大关注,如何通过研究降解机理和影响因素,调节改性方法来控制其降解速率是值得重点关注及研究的。
PLA 的降解机制主要有 4 种:体内降解、紫外降解、热降解、微生物降解。
对于 PLA 微生物降解机制有两种解释:
第一种解释是,作为酯类聚合物,PLA 酯基破坏,发生断链反应,得到较低分子量的PLA,这些低分子量的PLA在酶的作用下,降解生成H2O和CO2;
第二种解释是,当PLA会在其相对分子质量下降到一定值后变脆,当低于 1 万g/mol时,得到大小形状存在差异的分子碎片,再由微生物代谢作用代谢为 H2O 和CO2释放。
总之,在酶的作用下,PLA解聚形成乳酸,通过微生物的呼吸、尿液和粪便以无机小分子形式排出体外。
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