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聚乳酸的化学改性及研究进展
一、引言
聚乳酸（polylacticacid，PLA）是一种具有生物可降解性、生物相容性和良好的力学性能的生物可降解高分子材料，因此在食品包装、医疗、药物输送等领域得到广泛应用。然而，由于其缺乏热稳定性和耐候性，在某些应用场合受到限制。因此，为了提高其性能和应用范围，近年来对PLA进行了化学改性的研究。
二、PLA的化学结构
PLA是由乳酸经过缩聚反应形成的聚合物，乳酸是一种α-羟基酸，具有两种立体异构体（L-和D-乳酸）。一般而言，PLA的化学结构主要由L-乳酸单体形成的晶体型聚合物和L-乳酸和D-乳酸单体交替形成的无序型聚合物两种构型组成。这种复合的化学结构决定了PLA具有很高的生物相容性和生物可降解性，使其成为一种理想的生物医用材料。
三、PLA的化学改性方式
PLA的改性方式包括物理改性和化学改性。物理改性主要通过添加填充剂、增韧剂、增塑剂等来改善PLA的性能。然而，物理改性是通过改变PLA的微观结构来影响其宏观性能，因此在一定程度上会影响其生物可降解性。另一方面，化学改性是通过对PLA的化学结构进行改变来改善其性能，在保持其生物可降解性的前提下提高其耐热性和耐候性。
四、PLA化学改性的研究进展
1.接枝改性
PLA的接枝改性是通过将不同的聚合物接枝到PLA的侧链上来改变其性能。接枝聚合物可以是聚乙烯醇（PVA）、聚丙烯酸酯（PAA）等，也可以是与PLA具有相似化学结构的聚酯类材料，例如聚乙二醇酯类。接枝聚合物的加入可以改善PLA的力学性能和热稳定性，还可以提高其加工性能和成型性能，同时保持其生物可降解性能。
2.共聚物改性
PLA的共聚物改性是将其他单体与L-乳酸单体共聚合而成的共聚物与PLA复合，以改善其性能。共聚物可以是丙烯酸类单体、乙烯类单体或醚类单体等。例如，PLA和ATBC（醋酸三丁酯）的共聚物可以提高PLA的耐久性和热稳定性。此外，还发现将PLA和PMDA（4,4'-重酰基三苯甲烷）共聚合后，可以提高PLA的力学性能和耐热性。
3.共混改性
共混改性是将两种或多种材料均匀混合，形成一种新的材料，以改善原材料的性能。PLA可以与其他聚合物、天然高分子、无机填料等进行共混改性。例如，PLA与聚乳酸共混可以提高其强度和热稳定性。另外，PLA与纳米纤维素、碳纳米管等无机填料共混也能提高其力学性能和导电性能。
4.化学修饰
化学修饰是通过将不同的官能团（如酸酐、亚胺、甲基丙烯酰等）引入PLA的分子结构中，以改变PLA的各种性能和形态。例如，通过对PLA引入酸酐官能团的化学修饰可以提高PLA的降解速率和热稳定性。另外，通过对PLA引入亚胺官能团的化学修饰可以提高其柔韧性和加工性能。
五、结论与展望
PLA作为一种具有良好生物相容性和生物可降解性的高分子材料，其应用领域不断扩大。然而，由于其在热稳定性和耐候性方面的缺陷，以及加工性能和力学性能等方面的不足，使其在某些应用场合受到限制。化学改性是提高PLA性能的重要途径，其中接枝、共聚和共混改性被证明是比较有效的方法。此外，化学修饰也是PLA化学改性的重要手段。未来，需要更深入地研究PLA的化学结构、性能与应用，寻找更有效的化学改性方法和材料。