聚乳酸的化学合成与应用.pdf

化学推进剂与高分子材料 2007年第5卷第5期 Chemical Propellants Polymeric Materials ·39 · 聚乳酸的化学合成与应用 李永振，贺继东，李阳 (青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室，山东青岛 266042) 摘 要:简述了近年来聚乳酸(PLA)尤其是聚左旋乳酸(PLLA)的化学合成方法(缩合聚合和开环聚合)及 其结构与性能，并对这类材料的应用和发展作了展望。 关键词:生物可降解材料；聚乳酸；聚左旋乳酸；缩合聚合；开环聚合 中图分类号:TQ225.42文献标识码: A 文章编号:1672-2191(2007)05-0039-05 目前所使用的高分子材料如PE，PP，PVC， 即由根酶发酵、细菌发酵、固定化微生物发酵 [5] PS等大多数都有很好的稳定性，在自然界中难以 等 。D,L-LA可由石油化工合成或L-LA外消旋化 降解，这给环境造成很大污染，因此人们对研究生 制得。丙交酯可由乳酸直接缩聚所得的相对分子质 物可降解材料极为重视。其中，被称为 “绿色塑 量较低的齐聚物高温裂解制得，而Meso-丙交酯可 料”的聚乳酸(PLA)，由于其良好的生物可降解性 从D,L-丙交酯母液中重结晶制得。目前，L-LA， 和生物相容性，已得到人们的深入研究。早在1930D,L-LA还可通过生物工程技术从单糖、多糖和寡 年，PLA就已被发现，并首先作为医用材料应用； 糖中制得，产量高且成本低，有望将PLA作为通 20世纪50年代开始了其合成研究，70年代合成了 用塑料替代品开发。 具有旋光性的PLA及其各类共聚物；80年代以来， 由以上单体制成的聚合物有PLLA(聚左旋乳 PLA的应用领域不断扩大，对其聚合机理、结构与 酸)、PDLA(聚右旋乳酸)、PDLLA(聚消旋乳酸)。 [1] 应用的研究日益深入 。目前，美国Cargill Dow公 据研究，人体内含有可分解L-LA的酶，因此，在 司年产能10万t以上，日本三井东辰化学公司年产 生物可降解材料上，与D,L-LA相比，L-LA有着 [2] 能1000t，岛津制作所年产能300t 。世界发达国 更大的应用优势。 [3] 家对PLA的发展前景十分看好 。经美国食品药物 1.2PLA和PLLA的化学合成 管理署(FDA)批准，PLA可用作注射用胶囊、微 化学合成制备PLA或PLLA主要有2种方法： [4] 球、手术缝合线及埋植剂等制剂的材料 。聚左旋 一种是 “一步法”，即直接缩聚法，在溶剂(二苯 乳酸(PLLA)，由于其较好的强度、生物可降解性 酚酯或烷基-芳基苯酚等)存在的情况下发生缩合脱 及较长的降解周期在多数领域尤其是生物医学材料 水反应，直接生成PLA或PLLA，相对分子质量可 [6] 领域得到人们的青睐，并取得很大进展。 达30万 ；另一种是 “二步法”，即开环聚合法， 1 聚乳酸的合成 将乳酸或L-乳酸作为原料在醇类等引发剂存在下生 1.1合成PLA的单体 成环状二聚体丙交酯，再在催化剂下开环聚合，通 PLA可由乳酸聚合而成，乳酸是有机分子中具 过改变引发剂的浓度和种类等，可合成相对分子质 [7~8] 有手性的最小分子之一，是人体及其他生物体中常 量高达70万~100万的PLA或PLLA。 见的天然化合物。右旋及外消旋乳酸天然存在于人 1.2.1缩合聚合 体组织内，左旋乳酸存在于哺乳动物代谢产物内。 用