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小讲堂 | GPC在聚乳酸材料中的应用

阅读:997      发布时间:2021-12-15
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认识PLA














聚乳酸(PLA)是一种具有良好生物相容性的可降解生物材料,被广泛应用于农业、生物医疗和食品等领域,如农业园林用膜、骨固定器械、手术缝合线和食品包装材料等。


PLA是一种合成的生物聚合物,可由玉米、甘薯和甘蔗等农作物制成,原料经发酵制成高纯度的乳酸,在通过化学合成方法制备成具有一定分子量的聚乳酸,经水解或环境因素影响可分解为二氧化碳和水。


由于其通用性强、可再生且能够生物降解,这种材料*。决定PLA其通用性的重要因素是结晶度和分子量大小及其分布。

PLA的生态循环


GPC在聚乳酸中的应用


聚乳酸的降解速率

聚乳酸(PLA)是一种可降解环保材料,当聚乳酸及其产品置于高温高湿条件下,PLA会逐渐水解或生物降解生成CO2和H2O。降解速率是生物医学材料应用的重要指标,PLA可通过主链酯基的水解降解,通过GPC表征测得的分子量大小及其分布,可分析出PLA降解速率。

 

PLA简单的水解机理

 

PLA催化水解降解简单的机理


聚乳酸的合成

聚乳酸的工业化生产通常采用丙交酯开环聚合法(ROP),根据引发剂和反应机理的不同,ROP的方式有:阳离子聚合、阴离子聚合、配位插入聚合、酶催化聚合和超临界二氧化碳中聚合。根据GB/T 29284-2012 PLA树脂性能要求,重均分子量偏差应在±20%,用凝胶渗透色谱可测得结果。

 

乳酸和丙交酯的结构式


聚乳酸的改性

聚乳酸是生物可降解医用材料领域中十分受欢迎的材料之一,但其本身也存在着亲水性、热稳定性和机械强度差等缺陷。聚合所得的PLA通常相对分子质量分布过宽,PLA本身为线性聚合物,PLA材料的强度不能满足加工要求。为了改善PLA材料的性能,对其进行改性是十分有效的手段之一。


针对PLA的生物相容性、亲疏水性、结晶性、热稳定性等,改性研究常用的方法分为三类:共聚、小分子修饰和支化结构改性。GPC测定PLA分子量及其分布,能够有效地帮助聚乳酸改性研究。


PLA分子量分布图



Waters 1515 GPC
聚乳酸材料表征GPC专属应用方案

Waters Breeze GPC


1515泵

7725i手动进样器/2707自动进样器

2414示差折光检测器

GPC专用柱温箱

STYRAGEL HR有机系色谱柱

聚苯乙烯标样

QS软件+GPC计算软件


Waters 1515 GPC专业应用于高分子聚合物材料的分子量大小及其分布的分析。这是一款高分离度、低扩散的聚合物分析系统,用于表征聚合物分子量、聚合物尺寸及其多分散性分布。


Waters从1963年起就致力于GPC技术的研究和开发,经过近60年的发展, Waters一直是GPC技术的引导员。


参考文献

[1] 宋亚男,聚乳酸基复合材料的性能与结构研究[D],大连理工大学

[2] 赵立新,医用高分子材料在医疗器械中的应用分析[J],理论与算法,2015.18

[3] 詹世平,等,生物医用材料聚乳酸的合成及其改性的研究进展[J],化工进展,2020年第39卷第1期

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