聚乳酸的降解机理和影响因素

时间：2024-06-25作者：深圳市深德鸿环保新材料有限公司浏览：9

聚乳酸()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，在各个领域有着的使用。又叫聚丙交酯，是聚酯类聚合物，由多个乳酸单体分子聚合而成，因为，乳酸分子中碳原子不对称，含有旋光性。

因此，可分为右旋聚乳酸(A)、左旋聚乳酸(PLLA)、外消旋聚乳酸(LA)。

在上述三类中，PLLA和A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LA通常呈无定形态，其拉伸强度略前两者，但降解速度快。因此，材料的降解问题成为学科界的一项重大关注。

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。根据不同的初始分子质量、形态和结晶度等参考因素，其降解周期跨度也从几周到两三年不等。

因此，需要了解的降解机理和影响因素，才能通过调节改性方法来控制其降解速率。

影响降解行为的因素：

01、分子结构因素

(1)、相对分子质量

相对分子质量作为影响水解降解的关键因素之一，二者一般呈反比关系。相同质量的溶液，相对分子质量越高，流动性越差，即分子运动能力越弱，且相对分子质量越高，端基浓度越低，发生水解的几率越低，产生的自催化效应越小，导致水解较慢。

(2)、结晶度

聚合物降解速率快慢与结晶度大小呈反比关系，但结晶度会随着降解的进行而增加。在的高度结晶区，分子链规整有序排列，分子片段紧密堆积，限制了水分子的扩散，降低了水解速率，由于晶体的存在，不仅抑制了水的渗透，而且防止有序结构区的分子与水的接触。并且，与温度相比，结晶度对降解速率的影响大。

(3)、立构规整度

在pH＞7条件下，不同立构规整度的的降解速率呈现上升的趋势，说明不同立构规整度的会有不相同的降解效果。其中A和PLLA降解速度慢的主要原因是它们的水解过程需要经过无定形区域水解和结晶区域水解，故水解速度小于LA，而LA由于其甲基处于对水的吸收速度较快的间同立构或无规立构状态，所以降解快于A和PLLA。

02、环境因素

(1)、温度

温度与降解反应呈现正比关系。热降解过程中主要发生的是分子内酯交换反应，故酯基的下降速率快，因为温度的提高会促进该主要反应的进行，从而使得酯基含量降低，下降速率大小顺序为酯基＞甲基＞羰基。酯基的数量下降说明了的降解速率提高。此外，温度的升高还加快了羰基的振动频率。温度越高，分子间的作用力越强，分子运动能力加强，分子热运动越剧烈。

(2)、酸碱度(pH值)

在碱性和酸性环境中都可以降解，但在碱性环境中的降解是较为有利的。高浓度HO-环境利于酯基的水解。

03、工艺因素

(1)、升温速率

文献表明升温速率也对的降解有着一定的影响，升温速率的增加会发生明显的热滞后现象，原因可能是较高升温速率下，体系达到低速率下同等温度的用时短。

(2)、气体氛围

有研究者通过对比在氧气、氮气和空气中的热降解行为，指出氧气的存在会加速分子链的断裂。原因是氧气浓度的提高降低了热降解反应的活化能，酯基断裂，同时在氧气的作用下生成了含有端羟基的降解产物，使得端羟基进一步引发发生开链解聚反应，生成乙炔并挥发，结果降低了的羟基含量。

(3)、其它因素

溶液的浓度对于在紫外光降解过程中有很大的影响。溶液的浓度越小， 的降解就越容易进行。

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