聚乳酸(Poly lactic acid PLA)在自然界并不存在,一般通过人
工合成制得,作为原料的乳酸则是由发酵而来。聚乳酸属合成直链脂肪族聚酯,通过乳酸环化二聚物的化学聚合或乳酸的直接聚合可以得到高相对分子量的聚乳酸。
聚乳酸具有很好的生物降解性能,同时也具有良好的生物相容性和生物可吸收性,在降解后不会遗留任何环保问题,在医用领域己被认为是最有前途的可降解高分子材料,因而对它的研究开发极为活跃。
今天我们来看看聚乳酸PLA的发展史吧!~
01
1913年
聚乳酸作为一种高分子聚合物材料很早就引起了人们的注意,1913年,法国人就通过缩聚的方法合成了聚乳酸,但是产量低,分子量小,力学性能差,因此作为结构材料没有实用价值。
后来,由于难于降解的聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等的使用,造成了日益严重的白色污染,人们开始设想利用可降解的PLA来代替一般通用聚合物产品。由于当时PLA生产技术的原因,所合成的PLA分子量很低,机械强度差,作为结构材料没有可取之处。
02
1954年
1954年,DuPont(美国杜邦)公司开始用间接的方法制备聚乳酸,即先制备出丙交酯,然后将纯化好的丙交酯进行开环聚合,从而得到了高分子量的聚乳酸。
(注:Dupont的科学家Wallace Carothers被誉为高分子化学之父,早在1932年将乳酸在有溶剂和真空的状态下反应得到了聚乳酸,但由于当时合成的聚乳酸熔点太低,生产成本过高,不能进行相应的应用,Carothers就放弃了聚乳酸的研究,进而发明了尼龙。)
注:Wallace Carothers
当时DuPont公司制备聚乳酸的目的只是希望得到耐久性的聚酯纤维材料,而聚乳酸在潮湿的环境中会缓慢降解,使用价值远不及性能优越的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),所以间接合成聚乳酸的成果未能引起广泛重视。
03
60年代
1962年,美国Cyanamid公司发现用聚乳酸酯做成的手术缝合线可被机体吸收,克服了以往用多肽制备的缝合线所具有的过敏性,其降解产物乳酸、C02和水均是无害的天然小分子。
1966年,Kulkarni等报道了可生物降解的聚左旋乳酸(PLLA)缝合线的合成。上述研究表明聚乳酸具有良好的生物相容性及可生物降解性。
04
70年代
Cutright等也陆续进行了可吸收性生物材料在骨折内固定的动物实验研究,发现材料机械强度不够,应用受到限制。1976年,Yolles等报道了聚乳酸可广泛用作药物抗释体系的载体。
05
1987年
1987年,Leenslag等采用四苯基锡为催化剂,制备出高分子量的PLLA,其力学性能有了很大改善,聚乳酸作为骨折内固定材料的研究开始显示出广阔的前景。
1987年食品公司Cargill开始投资研发新的聚乳酸制造过程。
随后2001年Cargill与Dow合资3亿美元,设立Cargill Dow Polymers(简称CDP公司)进行商业化产量名为:“Nature-Works”的聚乳酸商品。
2005年,美国Nature Works公司宣布从美国Cargill Dow公司分离出来,独立从事乳酸和聚乳酸的开发、生产及销售,拥有着全球最大规模的聚乳酸生产装置。
由于聚乳酸材料同时有生体相容性与生物可降解性,因此在所有的可降解性塑料中占有42%的市场。
06
90年代
90年代以来,由于环保意识越来越强,人们对可降解材料,特别是可生物降解的聚乳酸越来越重视,人们将注意力集中在聚乳酸的性能及合成技术和工艺改进方面,着重进行改性剂加工工艺的改进,这一时期的研究十分活跃,并取得了一定的成果。
结束语:目前,我国对聚乳酸的研究和开发尚处于实验室研究阶段,虽己取得一定的进展,但距工业化生产还有很大的距离。而国外多家公司长期致力于这一领域的研究和生产,部分产品己经工业化,但所应用的聚乳酸全部是采用丙交酯开环聚合法合成的。