小讲堂 | GPC在聚乳酸材料中的应用

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