生物降解聚乳酸共混复合材料的研究进展.doc
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ADDINNoteFirst.PublicStore生物降解聚乳酸共混复合材料的研究进展摘要:聚乳酸(PLA)是具有生物相容性和生物相容性的高分子材料,一般是由乳酸直接缩聚或丙交酯间接开环聚合成的脂肪族聚酯。但由于本身的疏水性、脆性及韧性差、降解周期难以控制和合成成本高等缺点,限制了PLA的大范围应用及生产,故需要各种无机、有机材料对其共混改性。合成可完全生物降解的聚乳酸共混复合材料,成为目前的研究热点。本文介绍了近几年的PLA共混复合材料,并综述了其研究进展及对其进行了未来的展望。关键词:聚乳酸共混复合可生物降解目前,全世界塑料年产量已经超过2亿t,相应的塑料废弃物也逐年增加,严重污染环境。减少废塑料污染的方法之一是使用在自然界无论生物体内外都可以自然降解,不会造成环境污染的生物降解材料。聚乳酸就是一种可生物降解材料。聚乳酸的熔点为178℃,玻璃化温度为59℃,透明性与PS(聚苯乙烯)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)相似,为一种燃烧热小的结晶聚合物,具有较好的结晶性能及与PET相近的拉伸强度与弹性。由于聚乳酸侧链上含有甲基,因此疏水性强,加水分解速度相对较慢。聚乳酸双向拉伸后透光率为94%,具有优良的表面光泽性和透明性,很高的刚性,良好的低温热封性、抗油性和耐润滑侵蚀性。ADDINNoteFirst.Ref.3cf02da4eb164960b6d79dd54244bca7[2]但是,由于PLA树脂的结晶速率慢,制品收缩率大,本身质脆等缺点,应用受到限制。利用各种无机或有机材料对其进行共混改性,可以扩展PLA的应用范围。本文介绍的是可生物降解PLA共混体系,主要包括PLA/无机填料体系、PLA/有机填料体系、PLA/生物降解高分子合金等三大类。1、含无机填料的PLA基复合体系PLA/磷酸盐类无机钙质复合材料[3]与PLA进行共混改性的磷酸盐类无机钙质材料,主要有羟基磷灰石(HA),磷酸三钙(TCP)和聚磷酸钙纤维(CPPF)三种。HA是人体骨骼的基本成分,具有极好的生物活性。但是,HA缺乏力学强度,需要与PLA进行复合提高其力学性能ADDINNoteFirst.Ref.43d358597239497b9b44f9c3880728a6[3]。邓迟等通过溶液共混法制备了PLA/HA复合材料,研究结果表明,HA与PLA有较好的界面结合力,在合适的HA含量下,材料的弹性模量、断裂应力及拉伸应力得到明显提高。Kang等通过电纺的新方法制备了多孔的PLA/TCP骨支架材料,这种材料具有良好的生物相容性,并且在制备过程中不使用有机溶剂,在骨组织工程中有极大的应用前景。聚磷酸钙纤维(CPPF)是一种生物相容性好、高强度、可生物降解的无机纤维,最近也被应用于改性聚乳酸。周强等将骺板软骨细胞接种于CPPF/PLA三维支架材料上培养,发现可形成类似天然骺板软骨的组织结构,能够满足修复骺板缺损的要求。PLA/碳酸钙类复合材料用来改性PLA的碳酸钙类物质主要有三类:(1)纳米碳酸钙;(2)珍珠层;(3)珊瑚。PLA与其复合不仅可以改善聚乳酸亲水性不足的缺陷,而且因碳酸钙成分是一种弱碱性物质,理论上可以中和聚乳酸的酸性降解产物,从而避免或减轻酸性降解产物积聚所致的无菌性炎症,提高材料安全性。关继奎等采用溶液共混法制备了PLA/纳米碳酸钙复合材料,复合材料的冲击强度、弯曲强度、拉伸弹性模量均高于PLA,并使材料具有一定的生物活性,PLA/30%纳米碳酸钙复合材料力学性能最佳。王建钧等用聚乳酸/珍珠层人工骨复合同种异体成骨细胞修复兔桡骨节段性骨缺损,结果表明,珍珠层/聚乳酸人工骨能较好地修复兔桡骨骨缺损,在复合成骨细胞后修复效果更佳,是一种很有前途的骨组织工程材料。陈新梅等研究了生物珊瑚与聚乳酸合成人工骨修复兔颅骨缺损后复合骨的变化情况。结果表明,合成人工骨在体内以传导成骨和诱导成骨双重机制完成骨修复,且有良好的力学强度,作为植骨材料具有良好的应用前景。PLA/硅酸盐类复合材料PLA/硅酸盐类复合材料主要包括PLA/云母,PLA/蒙脱土纳米复合材料等。冯辉霞ADDINNoteFirst.Ref.2398d4118d394d49bef9b7d48b3251db[1]等以Na2MMT为原料制备了二次插层的蒙脱土,并使用丙交酯与二次插层的蒙脱土采用原位聚合法合成了插层型和剥离型的聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料,其起始热分解温度由70℃提高到240℃,热稳定性能得到改善,当OMMT质量分数为5%时,聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料的热性能最佳。2、含有机填料的PLA基复合体系2、1PLA/淀粉复合材料将PLA与淀粉共混,可以在保证体系具有环境友好性的同时,利用PLA的高强度和疏水性提高淀粉基塑料在力学性能、耐水性能等方面的