聚乳酸(PLA)生物可降解材料资料课件.ppt
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1、LOGO聚乳酸生物可降解材料聚乳酸生物可降解材料2023/1/4目目录录1 2 3 46 52 2023/1/4u生物降解材料是20世纪80年代后随着环境、能源等矛盾的凸显而发展起来的新型材料,作为一种可自然降解的材料,在环保方面起到了独特的作用,其研究和开发已得到迅速发展,作为解决“白色污染”最为有效的途径,已引起环境专家、材料学家及更多领域人士的关注。u生物可降解高分子材料一般是指降解温度不超过50,可在几个月到几年时间内完全降解的材料。31生物生物可可降解材料概况降解材料概况2023/1/41生物生物可可降解材料概况降解材料概况淀粉淀粉聚乳酸聚乳酸聚己聚己内酯内酯五大热门可降五大热门可降
2、解材料解材料近年来比较活跃近年来比较活跃4聚丁二酸聚丁二酸丁二醇丁二醇酯聚聚羟基脂基脂肪酸肪酸酯 聚乳酸聚乳酸(PLA)(PLA)生生产过产过程无程无污污染,可以生物降解,染,可以生物降解,实现实现在自然在自然界中的循界中的循环环,有着良好的生物相容性,有着良好的生物相容性,是理想的是理想的绿绿色高分子材色高分子材料料,在各个行业中的应用前景脱颖而出。在各个行业中的应用前景脱颖而出。2聚乳酸聚乳酸降解概述降解概述合成的聚乳酸材合成的聚乳酸材料,具有与聚酯料,具有与聚酯相似的防渗透性,相似的防渗透性,同时具有与聚苯同时具有与聚苯乙烯相似的光泽乙烯相似的光泽度、透光性和加度、透光性和加工性。工性。
3、2023/1/452023/1/42聚乳酸聚乳酸降解概述降解概述0 31719212426283338Day 47Day47u聚乳酸聚乳酸(PLA)属于属于线型型热塑性生物可降塑性生物可降解脂肪族聚解脂肪族聚酯。u以玉米、小麦、木薯等一些植物中提取以玉米、小麦、木薯等一些植物中提取的淀粉的淀粉为最初原料最初原料,经过酶分解得到葡萄分解得到葡萄糖糖,再再经过乳酸菌乳酸菌发酵后酵后变成乳酸成乳酸,然后然后经过化学合成得到高化学合成得到高纯度聚乳酸。度聚乳酸。u聚乳酸制品聚乳酸制品废弃在土壤或水中,弃在土壤或水中,47天内天内会在微生物、水、酸和碱的作用下会在微生物、水、酸和碱的作用下彻底分底分解成
4、解成CO2和和H2O,成,成为植物光合作用的原植物光合作用的原料,不会料,不会对环境境产生生污染,因而是一种完染,因而是一种完全自然循全自然循环型的可生物降解材料。型的可生物降解材料。6聚乳酸降解概述聚乳酸降解概述v由于乳酸具有旋光性由于乳酸具有旋光性,因此因此对应对应的聚乳酸有三种的聚乳酸有三种:PDLA、PLLA、PDLLA(消旋消旋)。vPLLA和和PDLA是部分是部分结结晶高分子,力学晶高分子,力学强强度度较较好,常好,常用作医用用作医用缝缝合合线线和外科和外科矫矫形材料。形材料。药药物控物控释释制制剂剂常采用常采用PLLA和和PDLLA,但更多的是使用但更多的是使用PDLLA。PLL
5、A的降解的降解产产物物L一乳酸能被人体完全代一乳酸能被人体完全代谢谢,因而比,因而比D-PLA更具更具竞竞争争力。力。2023/1/42聚乳酸聚乳酸降解概述降解概述聚乳酸生物材料的制备及降解过程聚乳酸生物材料的制备及降解过程82023/1/43PLA的的体内降解体内降解uPLA的水解是个复的水解是个复杂杂的的过过程,主要包括程,主要包括4个个现现象:象:吸水、吸水、酯键酯键的断裂、可溶性的断裂、可溶性齐齐聚物的聚物的扩扩散和碎片的分解。散和碎片的分解。u 降解的主要方式:本体侵降解的主要方式:本体侵蚀蚀。uPLA材料浸入水性介材料浸入水性介质质中或植人体内后,首先中或植人体内后,首先发发生材料
6、吸水。生材料吸水。水性介水性介质质渗入聚合物基渗入聚合物基质质,导导致聚合物分子致聚合物分子链链松弛,松弛,酯键酯键开始初开始初步水解,分子量降低,逐步水解,分子量降低,逐渐渐降解降解为为低聚物。低聚物。聚乳酸的端聚乳酸的端羧羧基基(由聚合引入及降解由聚合引入及降解产产生生)对对其水解起催化作用,其水解起催化作用,随着降解的随着降解的进进行,行,端端羧羧基量增加,基量增加,降解速率加快,降解速率加快,从而从而产产生自生自催化催化现现象象。内部降解快于表面降解,内部降解快于表面降解,这归这归因于具端因于具端羧羧基的降解基的降解产产物滞留于物滞留于样样品内,品内,产产生自加速效生自加速效应应。9
7、PLA的体内降解的体内降解v随着降解随着降解进进行,材料内部会有越来越多的行,材料内部会有越来越多的羧羧基加速内部材基加速内部材料的降解,料的降解,进进一步增大内外差异。当内部材料完全一步增大内外差异。当内部材料完全转变转变成成可溶性可溶性齐齐聚物并溶解在水性介聚物并溶解在水性介质质中中时时,就会形成表面由没,就会形成表面由没有完全降解的高聚物有完全降解的高聚物组组成的中空成的中空结结构。构。进进一步降解才使低一步降解才使低聚物水解聚物水解为为小分子,最后溶解在水性介小分子,最后溶解在水性介质质中。中。整个溶整个溶蚀过蚀过程是由不溶于水的固体程是由不溶于水的固体变变成水溶性物成水溶性物质质。v
8、宏宏观观上是材料整体上是材料整体结结构破坏,体构破坏,体积变积变小,逐小,逐渐变为渐变为碎片,碎片,最后完全溶解并被人体吸收或排出体外;最后完全溶解并被人体吸收或排出体外;v微微观观上是聚合物大分子上是聚合物大分子链发链发生化学分解,如分子量生化学分解,如分子量变变小、小、分子分子链链断开和断开和侧链侧链断裂等,断裂等,变为变为水溶性的小分子而水溶性的小分子而进进入入体液,被体液,被细细胞吞噬并被胞吞噬并被转转化和代化和代谢谢。4PLA的体外降解的体外降解聚乳酸的分解有两个聚乳酸的分解有两个阶阶段:段:经经水解反水解反应应分解之后再靠微分解之后再靠微生物生物分解分解在自然在自然环环境中首先境中
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