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生物降解塑料PLA的降解机理

发布者:苏州天博品牌科技有限公司    发布时间:2021-11-22    浏览量:897次

PLA的降解机制


聚乳酸(PLA)分子结构式其中的酯键易水解,能在体内或土壤中经微生物的作用降解生成乳酸,代谢最终产物是水和二氧化碳,所以对人体不会产生毒副作用,使用非常安全。因此聚乳酸已经被应用于医学、药学等许多方面,如用作外科手术缝合线、药物控制释放系统等等。

 

由于乳酸具有旋光性,因此对应的聚乳酸有三种:PDLA、PLLA、PDLLA(消旋)  。

 

PLLA和PDLA是部分结晶高分子,力学强度较好,常用作医用缝合线和外科矫形材料。药物控释制剂常采用PLLA和PDLLA,但更多的是使用PDLLA。PLLA的降解产物L-乳酸能被人体完全代谢,因而比D-PLA更具竞争力。


体内降解


PLA的水解是个复杂的过程,主要包括4个现象:吸水、酯键的断裂、可溶性齐聚物的扩散和碎片的分解。


降解的主要方式:本体侵蚀。

 

PLA材料浸入水性介质中或植人体内后,首先发生材料吸水。水性介质渗入聚合物基质,导致聚合物分子链松弛,酯键开始初步水解,分子量降低,逐渐降解为低聚物。

 

聚乳酸的端羧基(由聚合引入及降解产生)对其水解起催化作用, 随着降解的进行, 端羧基量增加, 降解速率加快, 从而产生自催化现象

 

内部降解快于表面降解, 这归因于具端羧基的降解产物滞留于样品内,产生自加速效应 。

 

随着降解进行,材料内部会有越来越多的羧基加速内部材料的降解,进一步增大内外差异。当内部材料完全转变成可溶性齐聚物并溶解在水性介质中时,就会形成表面由没有完全降解的高聚物组成的中空结构。进一步降解才使低聚物水解为小分子,最后溶解在水性介质中。

 

整个溶蚀过程是由不溶于水的固体变成水溶性物质。

 

宏观上是材料整体结构破坏,体积变小,逐渐变为碎片,最后完全溶解并被人体吸收或排出体外;

PLA的水解是个复杂的过程,主要包括4个现象:吸水、酯键的断裂、可溶性齐聚物的扩散和碎片的分解。


降解的主要方式:本体侵蚀。

 

PLA材料浸入水性介质中或植人体内后,首先发生材料吸水。水性介质渗入聚合物基质,导致聚合物分子链松弛,酯键开始初步水解,分子量降低,逐渐降解为低聚物。

 

聚乳酸的端羧基(由聚合引入及降解产生)对其水解起催化作用, 随着降解的进行, 端羧基量增加, 降解速率加快, 从而产生自催化现象

 

内部降解快于表面降解, 这归因于具端羧基的降解产物滞留于样品内,产生自加速效应 。

 

随着降解进行,材料内部会有越来越多的羧基加速内部材料的降解,进一步增大内外差异。当内部材料完全转变成可溶性齐聚物并溶解在水性介质中时,就会形成表面由没有完全降解的高聚物组成的中空结构。进一步降解才使低聚物水解为小分子,最后溶解在水性介质中。

 

整个溶蚀过程是由不溶于水的固体变成水溶性物质。

 

宏观上是材料整体结构破坏,体积变小,逐渐变为碎片,最后完全溶解并被人体吸收或排出体外;


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