聚乳酸與聚乙二醇的共混及降解研究.pdf

1、聚乳酸(PLA)因其良好的生物相容性和降解性而在生物醫(yī)學(xué)、包裝等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但由于聚乳酸的降解周期長(zhǎng)且不易控制、疏水性強(qiáng)、價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)而使其應(yīng)用受到限制。因此研究聚乳酸和改性聚乳酸在不同環(huán)境中的降解具有十分重要的理論意義及應(yīng)用價(jià)值。本文研究了聚乳酸和改性聚乳酸在紫外光、水和超聲作用下的降解行為。用黏度法、傅立葉轉(zhuǎn)換紅外(FTIR)、凝膠滲透色譜(GPC)、示差掃描量熱儀(DSC)、偏光顯微鏡(POM)、廣角X射線衍射(WAX

2、D)和掃描電鏡(SEM)等對(duì)降解產(chǎn)物進(jìn)行表征，討論了PLA及其混合物在不同降解環(huán)境中的降解機(jī)理，得到了一些有益的成果，深化了對(duì)PLA在不同環(huán)境中降解行為的了解，為以后PLA產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。
　　 不同質(zhì)量濃度PLA/四氫呋喃(THF)溶液在紫外光下降解研究表明，PLA溶液的濃度對(duì)其降解性能有很大的影響，濃度越小越有利于PLA的降解。在各個(gè)濃度下PLA的黏均分子量都隨著降解時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，相對(duì)分子質(zhì)量的下降趨勢(shì)足

3、先快后慢。FTIR研究結(jié)果表明，聚乳酸在紫外光降解過(guò)程中沒(méi)有生成新的基團(tuán)，隨著降解的進(jìn)行，酯基的紅外吸收強(qiáng)度減弱，說(shuō)明酯基斷裂是PLA紫外光降解產(chǎn)生的原因。同時(shí)研究了PLA固體試樣的紫外光降解行為，結(jié)果表明紫外光降解使試樣的斷裂伸長(zhǎng)率下降，但對(duì)拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和彎曲模量影響有限。少量的水是PLA的增塑劑，它使試樣的斷裂伸長(zhǎng)率上升，拉仲?gòu)?qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和彎曲模下降。
　　 降解媒介的pH值對(duì)PLA的水降解有很大的影響。PLA在沸騰

4、的氫氧化鈉溶液(pH=13.0)中降解速率最快，在pH=7.0的去離子水和pH=1.0的硫酸溶液降解速率次之。在pH=13.0的氫氧化鈉溶液中，PLA的相對(duì)分子質(zhì)量剛開始時(shí)下降顯著，隨后趨于緩和，而質(zhì)量的減少恰恰相反。堿液中水解動(dòng)力學(xué)速率常數(shù)κ隨水解時(shí)間的延長(zhǎng)先減小再逐漸增大。PLA的水解機(jī)理和紫外光降解的一樣，都是酯鍵的斷裂，并且是酯鍵的斷裂是任意的。
　　 PLA/聚乙二醇(PEG)共混膜在磷酸鹽緩沖液中降解結(jié)果表明，PLA

5、/PEG共混膜的水解從試樣的非晶區(qū)開始，最后擴(kuò)散到晶區(qū)，這使得樣品的結(jié)晶度隨著水解時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸變大，但PLA/PEG共混膜的結(jié)晶度最后達(dá)到一個(gè)定值，不再隨時(shí)間發(fā)生改變。PEG在降解過(guò)程中可以溶于磷酸鹽緩沖液，使水更容易進(jìn)入試樣中，從而促進(jìn)PLA的水解，使共混材料的水解加速。隨著水解的進(jìn)行，PLA純?cè)嚇雍蚉LA/PEG共混物試樣的球晶半徑都增大；由于PEG對(duì)PLA的增塑效果，共混樣的球晶較純PLA的要大。另外PLA/PEG共混膜的數(shù)均相

6、對(duì)分子質(zhì)量剛開始時(shí)下降顯著，隨后趨于緩和，分子量分布逐漸變寬。
　　 相同質(zhì)量濃度的PLA/PEG/THF溶液在不同強(qiáng)度的超聲場(chǎng)中降解結(jié)果表明，超聲降解使得溶液中的分子鏈斷裂，鏈段增多，于是溶液中端基的密度上升，由于端基缺陷會(huì)導(dǎo)致結(jié)晶性能下降，所以降解后試樣的結(jié)晶度和球晶半徑都較降解前小。這和水解的PLA球晶變化趨勢(shì)剛好相反，這可能是由于降解機(jī)制不同造成的，說(shuō)明不同的降解媒介對(duì)改變PLA的性能有很大的影響。隨著超聲降解的進(jìn)行，試