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北京化工大学北方学院毕业设计（论文）——文献综述

聚乳酸（PLA）的合成及改性研究

摘要

介绍聚乳酸（PLA）的基本性质、合成方法及应用范围。综述了国内外PLA

的改性研究及目前有关PLA性能改进的方法。概括了PLA在合成改性中需要注意

的问题，展望了PLA的发展前景：不断改进、简化和缩短PLA的合成工艺；用新

材料、新方法对PLA进行改性，开发出新用途、高性能的PLA材料是PLA的研究

方向。

关键词：聚乳酸合成改性

前言

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聚乳酸（PLA）是一种以可再生生物资源为原料的生物基高分子，具有良好

的生物降解性、生物相容性、较强的机械性能和易加工性。聚乳酸材料的开发和

应用，不但可解决环境污染问题，更重要的意义在于为以石油资源为基础的塑料

工业开辟了取之不尽的原料资源。

此外，由于它的最终降解产物为二氧化碳和水，可由机体正常的新陈代谢排

出体外，是具有广泛应用前景的生物医用高分子材料（如可吸收手术缝合线）、

烧伤覆盖物、骨折内固定材料、骨缺损修复材料等。近几年来，有应用到纺织材

料、包装材料、结构材料、电子材料、发泡材料等更广泛的领域的研究报道。PLA

的应用市场空间和发展潜力巨大，有关它的研究一直是可生物降解高分子材料研

究领域的热点。

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1、聚乳酸的研究背景

聚乳酸(PLA)是由人工合成的热塑性脂肪族聚酯。早在20世纪初，法国人首

先用缩聚的方法合成了PLA[1]；在50年代，美国Dupont公司用间接的方法制备

出了相对分子质量很高的PLA；60年代初，美国Cyanamid公司发现，用PLA做

成可吸收的手术缝合线，可克服以往用多肽制备的缝合线所具有的过敏性；70年

代开始合成高分子量的具有旋光性的D或L型PLA，用于药物制剂和外科等方面

的研究；80年代以来，为克服PLA单靠分子量及分子量分布来调节降解速度的

局限，PLA开始向降解塑料方面发展[2]。

作为石油基塑料的可替代品，其最大的缺点就是脆性大、力学强度较低，亲

水性差，在自然条件下它降解速率较慢；因此近年来对PLA的改性己成为研究的

热点。目前国内外对PLA的改性主要有共聚、共混以及制成复合材料等几种方法。

2、PLA的合成

以玉米、小麦、木芋等植物中提取的淀粉为原料．经过酶分解得到葡萄糖．再

通过乳酸菌发酵转变为乳酸，然后经化学合成得到高纯度的PLA。

PLA的合成通常有：1)直接缩聚法[3-4]。以乳酸、乳酸酯和其他乳酸衍生物等

为原料在真空条件下，采用溶剂使之脱水聚合成PLA。该法生产工艺简单、成本

低，且合成的PLA中不含催化剂．但由于体系中存在杂质且乳酸缩聚是可逆反应，

故该法很难得到高相对分子质量的PLA。具体反应式如下[5]：

脱水缩聚

nHOCH(CH)COOH_________________→H一[OCH(CH)CO]n一OH+(n-1)HO
332
乳酸
低聚物

催化共沸回流

H一[OCH(CH)CO]n一OH________________→H一[OCH(CH)CO]n一OH+HO
332
低聚物
PLA

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若用直接缩聚法获得高相对分子质量PLA．反应中须注意：水的有效脱除．动

力学控制．抑制解聚。陈佑宁等[6]采用溶液缩聚法直接合成得到黏均分子量为12

320的PLA。Achmad等[4]在真空条件下直接缩聚制得PLA．降低了生产成本。

2）间接聚合法。由乳酸脱水缩合生成丙交酯再开环聚合成PLA。

这种反应可以合成相对分子质量高达(7～10)x105的PLA。许多学者仔细研究

了丙交酯开环聚合的条件(包括催化剂浓度，单体纯度，表面活性剂，聚合真空

度、温度、时间等)[7]，其中，最主要的影响因素是丙交酯的纯化及催化剂的选

择。开环聚合所朋的催化剂不同。聚合机理也不同。到日前为止。人们提出了3

种丙交酯开环聚合的反应机理：阴离子型开环聚合、阳离子型开环聚合、配位开

环聚合。

3）固相聚合法。将直接缩聚法得到的低相对分子质量树脂在减压真空、温

度为玻璃化转变温度和熔点之间的条件下聚合得到，以提高其聚合度，增加相对

分子质量，从而提高材料强度和加工性能。

目前国内外对聚乳酸的研究都转向直接缩聚法制聚乳酸。此外，最近国外正

尝试用生物合成法制取聚乳酸，即培养、筛选合适的生物，在体内直接合成聚乳

酸，并通过一定的方法提取聚乳酸。该法可实现清洁生产，同