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24/12/29PLA武汉工程大学10级材料化学24/12/29•开发新材料的必要性20世纪合成高分子材料的问世及其快速发展极大地改善了人类生活，但是，合成高分子材料巨大的生产和消费也产生了两个重大课题：①有限的能源被大量消耗，如石油等②废弃聚合物等导致的环境污染，如温室效应、PM2.5、白色污染等。•新型材料PLA具有完全生物降解性和以再生资源为原料的植物来源性，而且是一种维持自然界“碳循环平衡”的材料。PLA的开发应用能减少白色污染、节约石油。1932年,杜邦(DuPont)公司的著名的高分子化学家Carothers在真空条件下加热乳酸得到了低分子质量的聚乳酸。国外聚乳酸技术的开发和工业化生产得到了突破性进展,现在市场上的PLA纤维及其原料大部分来源于美国、日本和德国。PLA作为生物医药材料的应用早在30年前就已经开始，但是作为工业高分子材料的应用却是在20世纪90年代中期美国的Gargill公司向市场大规模提供了性能稳定且廉价的PLA树脂之后才全面展开的。24/12/29现在，PLA材料的应用已经由最初的包装材料等短期使用周期商品和用后回收困难的商品发展到农林水产业、土木建筑业、日常生活用品等具有较长使用周期的商品，甚至用作汽车、电子电器领域等高性能的耐久性商品。开发的品种充分利用PLA的特性，生产出了PLA纤维、塑料、涂料及粘合剂等。日本钟纺公司PLA应用领域统计PLA液晶电视底座包装保护盒24/12/29PLA制作的杯子PLA手术缝合线24/12/29以PLA为代表的生物降解高分子及生物基高分子的应用和发展可以分为3各阶段，见下表：项目第一代生物体吸收性高分子第二代生物降解性高分子第三代生物基高分子特征人体吸收性因其生物降解性，从而保护环境因其植物来源性，从而维持自然界平衡的碳循环系统目标人体器官修复材料代替普通塑料代替工程塑料用途医用材料，如手术缝合线、骨固定材料等短期使用产品，如垃圾袋、一次性包装用品、日用品等长期使用产品，如电器制品、汽车制品等代表种类聚-α-羟基酸类，如PGA、PLLA等脂肪族聚酯类，如PLA、PCL等以可再生资源为原料的高分子，如外消旋PLA、PTT等工业化1980~2000~2005~24/12/29PLA单体的合成•化学途径•制备L-乳酸和D-乳酸的混合物或外消旋乳酸•生物途径•制备光学纯L-乳酸或D-乳酸，是生产乳酸的主要方法（生产工序：植物类原料糖化、批量发酵、分离/纯化）24/12/29聚乳酸的合成（一）合成高分子量的PLA的方法：共沸缩聚、扩链反应、酯化促进辅助剂、固相缩聚。24/12/29（二）24/12/29①阳离子机理聚合机理：引发剂提供的进攻丙交酯环外氧生成氧鎓离子，按烷氧键断裂方式形成阳离子中间体，从而进行链增长。H24/12/29②阴离子机理24/12/29③插入机理Ⅰ金属羧酸盐24/12/29Ⅱ金属醇盐24/12/29影响聚合的条件A催化剂的类型和数量24/12/29B温度24/12/29PLA的性质1.TgFlory-Fox公式：=-K/：无穷大时的K:一个表示高分子链末端基团过剩自由体积的常数2.Tm（结晶塑料使用温度上限）Thompson-Gibbs公式：=（1-2/△）:平衡融化温度:表面自由能:晶片厚度△:熔化热:结晶密度gTnMgTgTWMgTmT0mT0hcCL0mTCL0hc24/12/293.溶解性PLA的δ为19~20.55.0MPa溶剂δ溶剂δ正戊烷正己烷环己烷氯乙烷苯乙烯乙酸乙烯酯乙苯甲苯14.414.916.817.417.717.818.018.21,1-二氯甲烷三氯甲烷氯苯丙酮甲醇乙醇水18.619.019.420.529.726.047.35.0MPa5.0MPa24/12/294.红外光谱PLA（98%）的红外光谱特征峰值峰的名称峰的位置（/）-OH伸缩振动峰（自由）-CH伸缩振动峰-C=O伸缩振动峰-CH3弯曲峰-CH-变形峰（as与s）-C=O弯曲峰-C-O-伸缩振动峰-OH弯曲峰-CH3摇摆振动峰-C-C-伸缩振动峰35712997(as),2946(s),2877174814561382,136512251194,1130,10931047956,921926,8681cm24/12/295.物理性质性质PLAGPPSPET拉伸强度/MPa断裂伸长率/%弯曲强度/MPa弯曲模量/GPaIzod冲击强度/(J/m)维卡软化点/℃热变形温度（0.45MPa)/℃密度/()透光率/%折射率阻燃性（UL94）Tg/℃Tm/℃534.1983.72958551.26941.45HB55~60130~170453763.02198751.0590-HB102-585.5882.75979671.4-1.58HB742653/cmg24/12/29