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小講堂 | GPC在聚乳酸材料中的應用

來源:德祥科技有限公司   2021年12月15日 11:37  


認識PLA














聚乳酸(PLA)是一種具有良好生物相容性的可降解生物材料,被廣泛應用于農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)療和食品等領域,如農(nóng)業(yè)園林用膜、骨固定器械、手術縫合線和食品包裝材料等。


PLA是一種合成的生物聚合物,可由玉米、甘薯和甘蔗等農(nóng)作物制成,原料經(jīng)發(fā)酵制成高純度的乳酸,在通過化學合成方法制備成具有一定分子量的聚乳酸,經(jīng)水解或環(huán)境因素影響可分解為二氧化碳和水。


由于其通用性強、可再生且能夠生物降解,這種材料*。決定PLA其通用性的重要因素是結(jié)晶度和分子量大小及其分布。

PLA的生態(tài)循環(huán)


GPC在聚乳酸中的應用


聚乳酸的降解速率

聚乳酸(PLA)是一種可降解環(huán)保材料,當聚乳酸及其產(chǎn)品置于高溫高濕條件下,PLA會逐漸水解或生物降解生成CO2和H2O。降解速率是生物醫(yī)學材料應用的重要指標,PLA可通過主鏈酯基的水解降解,通過GPC表征測得的分子量大小及其分布,可分析出PLA降解速率。

 

PLA簡單的水解機理

 

PLA催化水解降解簡單的機理


聚乳酸的合成

聚乳酸的工業(yè)化生產(chǎn)通常采用丙交酯開環(huán)聚合法(ROP),根據(jù)引發(fā)劑和反應機理的不同,ROP的方式有:陽離子聚合、陰離子聚合、配位插入聚合、酶催化聚合和超臨界二氧化碳中聚合。根據(jù)GB/T 29284-2012 PLA樹脂性能要求,重均分子量偏差應在±20%,用凝膠滲透色譜可測得結(jié)果。

 

乳酸和丙交酯的結(jié)構(gòu)式


聚乳酸的改性

聚乳酸是生物可降解醫(yī)用材料領域中十分受歡迎的材料之一,但其本身也存在著親水性、熱穩(wěn)定性和機械強度差等缺陷。聚合所得的PLA通常相對分子質(zhì)量分布過寬,PLA本身為線性聚合物,PLA材料的強度不能滿足加工要求。為了改善PLA材料的性能,對其進行改性是十分有效的手段之一。


針對PLA的生物相容性、親疏水性、結(jié)晶性、熱穩(wěn)定性等,改性研究常用的方法分為三類:共聚、小分子修飾和支化結(jié)構(gòu)改性。GPC測定PLA分子量及其分布,能夠有效地幫助聚乳酸改性研究。


PLA分子量分布圖



Waters 1515 GPC
聚乳酸材料表征GPC專屬應用方案

Waters Breeze GPC


1515泵

7725i手動進樣器/2707自動進樣器

2414示差折光檢測器

GPC專用柱溫箱

STYRAGEL HR有機系色譜柱

聚苯乙烯標樣

QS軟件+GPC計算軟件


Waters 1515 GPC專業(yè)應用于高分子聚合物材料的分子量大小及其分布的分析。這是一款高分離度、低擴散的聚合物分析系統(tǒng),用于表征聚合物分子量、聚合物尺寸及其多分散性分布。


Waters從1963年起就致力于GPC技術的研究和開發(fā),經(jīng)過近60年的發(fā)展, Waters一直是GPC技術的引導員。


參考文獻

[1] 宋亞男,聚乳酸基復合材料的性能與結(jié)構(gòu)研究[D],大連理工大學

[2] 趙立新,醫(yī)用高分子材料在醫(yī)療器械中的應用分析[J],理論與算法,2015.18

[3] 詹世平,等,生物醫(yī)用材料聚乳酸的合成及其改性的研究進展[J],化工進展,2020年第39卷第1期

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