Come poliestere alifatico ecologico, l'acido polilattico (PLA) è anche uno dei tipi più utilizzati di materiali a base biologica . Con una buona biocompatibilità, degradabilità e eccellenti proprietà di elaborazione, il PLA ha ricevuto un'attenzione diffusa ed è considerato uno dei nuovi "eco-materiali" più promettenti per sostituire la plastica esistente.
1. Meccanismo di degradazione dell'acido polilattico (PLA)
Come materiale in poliestere, la degradazione dell'acido polilattico è divisa in semplice degradazione idrolitica e degradazione catalizzata dagli enzimi. La semplice degradazione idrolitica è la reazione inversa dell'esterificazione, a partire dall'assorbimento di acqua, piccole molecole di acqua spostate sulla superficie del campione, diffusione nel legame estere o gruppi idrofili attorno al ruolo dell'acido e degli alcali nel mezzo, nell'ester Frattura di idrolisi libera da legame, campione della molecola, quantità di lenta riduzione del peso molecolare quando il peso molecolare è ridotto in una certa misura, il campione ha iniziato a dissolversi, generando prodotti di degradazione solubile. La degradazione enzimatica del polilattide è indiretta, si verifica l'idrolisi dell'acido polilattico, l'idrolisi in una certa misura e l'ulteriore metabolismo sotto l'azione degli enzimi, in modo che il processo di degradazione possa essere completato.
I fattori che influenzano l'idrolisi del PLA possono essere divisi in due categorie: proprietà del materiale e condizioni di idrolisi. Le proprietà del materiale comprendono la struttura molecolare, la cristallinità, la dimensione e la distribuzione del peso molecolare, la regolarità della struttura, la forma e le dimensioni del campione, il processo di stampaggio, gli additivi e le impurità, ecc.; Le condizioni di idrolisi comprendono pH, temperatura e umidità, costante dielettrica, trattamento con radiazioni, ecc., Questi fattori non sono indipendenti dall'impatto della degradazione polimerica del materiale, ma dall'interazione reciproca.
3. Influenza della struttura molecolare
La struttura molecolare è un fattore importante che influenza le proprietà dei materiali a base di PLA. Alcuni ricercatori hanno preparato PLA a 3 bracciale, a 4 bracci e altri a più braccia usando diversi iniziatori per studiare le sue proprietà di idrolisi e hanno scoperto che per il PLA con lo stesso peso molecolare, maggiore è il numero di catene ramificate, più veloce è il tasso di degradazione. L'analisi può essere dovuta al fatto che i polimeri contenenti strutture ramificate hanno una cristallinità inferiore e più gruppi terminali e quindi si degradano più velocemente di quelli con strutture lineari.
Le persone cambiano la struttura molecolare del PLA mediante modifica della copolimerizzazione e sintetizzano vari tipi di copolimeri con PLA come matrice per controllare il suo tasso di idrolisi. Ad esempio, il copolimero PLGA, l'introduzione di PEG non solo migliora l'idrofilia del PLA e ne riduce la cristallinità, che accelera la degradazione del polimero, ma fornisce anche al materiale nuove proprietà e funzioni. L'idrofilia del gruppo introdotto svolge un ruolo decisivo nel processo di idrolisi dei polimeri nella modifica della miscela, migliore è l'idrofilia, più significativa è la degradazione idrolitica.
PLA appartiene al materiale in poliestere cristallino, ma anche se PLA appartiene al materiale in poliestere cristallino, la sua cristallinità non può raggiungere il 100%e la particella o il materiale è divisa in area cristallina e amorfa (area amorfa).
Nel processo di idrolisi del PLA, l'idrolisi si verifica sempre prima nella zona amorfa. L'acqua penetra per la prima volta nella zona amorfa, in modo che il legame estere nella zona amorfa sia rotto, quando la maggior parte della zona amorfa viene idrolizzata, solo dal bordo al centro della zona cristallina inizia a idrolizzare. Va notato che, nel processo di idrolisi del PLA, spesso accompagnato dal fenomeno dell'aumentata cristallinità, che può essere dovuta all'idrolisi della zona amorfa, la generazione di una serie di regolarità strutturale di basse sostanze molecolari, rendendo il PLA La cristallinità è aumentata. Alcuni ricercatori ritengono che l'aumento della cristallinità sia dovuto all'idrolisi della zona amorfa, che aumenta la proporzione della zona cristallina nel campione rimanente.
5. Influenza della regolarità della struttura cubica
A causa dell'isomerismo ottico dell'acido lattico, il PLA ha anche cubi diversi, PLLA, che è realizzato dalla polimerizzazione dell'acido l-lattico puro; PDLA, che è realizzato dalla polimerizzazione di acido D-lattico puro; Pdlla, che è realizzato mediante polimerizzazione di diversi PLA puro in condizioni di scarsa luce in un certo rapporto di acido l-lattico e acido D-lattico; e P (L/D) LA, che è realizzato mediante co-mixing di PLLA e PDLA in un certo rapporto. Un ricercatore ha confrontato le proprietà di idrolisi di PLLA, pdlla, pdla e p (l/d) LA, e i risultati hanno mostrato che Pdlla era il più facile da idrolizzare; PLLA e PDLA furono i successivi più facili da idrolizzare e P (L/D) LA avevano la più forte resistenza all'idrolisi.