生物醫(yī)用高分子聚乳酸PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1生物醫(yī)用高分子聚乳酸生物醫(yī)用高分子聚乳酸第1頁(yè)/共32頁(yè)潛在的危害：廢舊塑料包裝物混在土壤中，影響農(nóng)作物吸收養(yǎng)分和水分，將導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)拋棄在陸地或水體中的廢舊塑料包裝物，被動(dòng)物當(dāng)作食物吞入，導(dǎo)致動(dòng)物死亡混入生活垃圾中的廢舊塑料包裝物很難處理：填埋處理將會(huì)長(zhǎng)期占用土地，混有塑料的生活垃圾不適用于堆肥處理，分揀出來(lái)的廢塑料也因無(wú)法保證質(zhì)量而很難回收利用第2頁(yè)/共32頁(yè)第3頁(yè)/共32頁(yè)目錄目錄一、聚乳酸簡(jiǎn)介一、聚乳酸簡(jiǎn)介二、聚乳酸的制備方法二、聚乳酸的制備方法三、聚乳酸的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀三、聚乳酸的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀四、聚乳酸的應(yīng)用及發(fā)展前景四、聚乳酸的應(yīng)用及發(fā)展前景第4頁(yè)/共32頁(yè)一、聚乳酸簡(jiǎn)

2、介第5頁(yè)/共32頁(yè)聚乳酸簡(jiǎn)介 聚乳酸(PLA)是一種具有優(yōu)良的生物相容性和可生物降解性的合成高分子材料。PLA這種線型熱塑性生物可降解脂肪族聚酯是以玉米、小麥、木薯等一些植物中提取的淀粉為最初原料,經(jīng)過(guò)酶分解得到葡萄糖,再經(jīng)過(guò)乳酸菌發(fā)酵后變成乳酸,然后經(jīng)過(guò)化學(xué)合成得到高純度聚乳酸。聚乳酸制品廢棄后在土壤或水中,30天內(nèi)會(huì)在微生物、水、酸和堿的作用下徹底分解成CO2和H2O,隨后在太陽(yáng)光合作用下,又成為淀粉的起始原料,不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染,因而是一種完全自然循環(huán)型的可生物降解材料。 第6頁(yè)/共32頁(yè)第7頁(yè)/共32頁(yè)第8頁(yè)/共32頁(yè)生物相容性生物相容性u(píng)聚乳酸具有良好的生物相容性和生物降解性，其降聚

3、乳酸具有良好的生物相容性和生物降解性，其降解產(chǎn)物能被生物體所吸收，并且其代謝產(chǎn)物解產(chǎn)物能被生物體所吸收，并且其代謝產(chǎn)物乳酸是乳酸是體內(nèi)三竣酸循環(huán)的中間物質(zhì)。體內(nèi)三竣酸循環(huán)的中間物質(zhì)。uPLAPLA的強(qiáng)度較高，主要用于醫(yī)療器械以及骨折固的強(qiáng)度較高，主要用于醫(yī)療器械以及骨折固定裝置等。定裝置等。u由于其良好的生物活性，也被用做骨填充和由于其良好的生物活性，也被用做骨填充和替換材料。替換材料。第9頁(yè)/共32頁(yè)抗菌性抗菌性u(píng)一般的生物降解性塑料，細(xì)菌和霉菌等微生物處于容易附生的傾向。u聚乳酸中含有極微量的乳酸或低聚物，這些物質(zhì)在材料表面浸出一部分，將材料表面與人的肌膚同樣保持弱堿性，防止了細(xì)菌和霉菌等

4、微生物的附著和繁殖。聚乳酸是唯一具有優(yōu)良抑菌及抗霉特性的生聚乳酸是唯一具有優(yōu)良抑菌及抗霉特性的生物可降解塑料。物可降解塑料。第10頁(yè)/共32頁(yè)安全性：安全性：u聚乳酸是由脂肪族聚酯構(gòu)成的疏水性結(jié)晶性聚聚乳酸是由脂肪族聚酯構(gòu)成的疏水性結(jié)晶性聚合物，只要不在高溫合物，只要不在高溫高濕環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間放置，高濕環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間放置，就幾乎不產(chǎn)生加水分解。就幾乎不產(chǎn)生加水分解。作為發(fā)酵食品容器也有作為發(fā)酵食品容器也有在一定時(shí)間能夠安全使用的質(zhì)地。在一定時(shí)間能夠安全使用的質(zhì)地。u焚化聚乳酸的燃燒熱值是焚化傳統(tǒng)塑料（如聚焚化聚乳酸的燃燒熱值是焚化傳統(tǒng)塑料（如聚乙烯）的一半，而且焚化聚乳酸絕對(duì)不會(huì)釋放出乙烯）的一半

5、，而且焚化聚乳酸絕對(duì)不會(huì)釋放出氮化物、硫化物等有毒氣體。氮化物、硫化物等有毒氣體。第11頁(yè)/共32頁(yè)第12頁(yè)/共32頁(yè)第13頁(yè)/共32頁(yè)二、PLA的制備方法第14頁(yè)/共32頁(yè)乳酸即2-羥基丙酸 第15頁(yè)/共32頁(yè)催化劑第16頁(yè)/共32頁(yè)體系共沸點(diǎn)，避免聚合物降解，操作設(shè)備復(fù)雜，純化困難分子量不如溶液聚合，催化劑是研究重點(diǎn)熔融聚合+固相聚合，分子量大，降低副反應(yīng)第17頁(yè)/共32頁(yè)三、PLA的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀現(xiàn)在市場(chǎng)上的PLA纖維及其原料大部分來(lái)源于日本，美國(guó)和德國(guó)第18頁(yè)/共32頁(yè)發(fā)展歷史uPelouze 首先發(fā)現(xiàn)了聚酸線性二聚體乳酰乳酸的形成； uNef證實(shí)乳酸在低壓和高溫下發(fā)生脫水反應(yīng)可形成3

6、-7聚合度的低聚物uCarothers等提出使用乳酸二聚物聚合的二步法，合成高分子量的PLAu20世紀(jì)60年代后期，研究者開(kāi)始研究PLA及其共聚物在生物醫(yī)學(xué)方面的運(yùn)用，如手術(shù)縫合線uEe Santis等分析了等規(guī)的PLLA（聚L-乳酸）和它們的共聚物在制藥學(xué)上的運(yùn)用，如作為藥物釋放系統(tǒng)的基材等u1986，Battelle公司和杜邦公司各自開(kāi)始了把PLA作為日用塑料應(yīng)用的生產(chǎn)和加工技術(shù)的研究u2005年1月，目前世界上最大的PLA生產(chǎn)公司Natureworks LLC，擁有11-12種不同等級(jí)的PLA，適用于吹膜、雙軸取向膜、熱膜、注塑成型、瓶子及纖維等不同用途uNatureworks公司的PL

7、A纖維2004年開(kāi)始進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)，非纖維用途的PLA樹(shù)脂2005年2月進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)，我國(guó)目前工業(yè)用聚乳酸的制備主要處于在實(shí)驗(yàn)室 第19頁(yè)/共32頁(yè)四、四、PLAPLA的應(yīng)用的應(yīng)用及發(fā)展前景及發(fā)展前景第20頁(yè)/共32頁(yè)5、生物醫(yī)學(xué)材料、生物醫(yī)學(xué)材料 聚乳酸聚乳酸（PLA）1、包裝材料（食品，汽車，電子、包裝材料（食品，汽車，電子 等領(lǐng)域等領(lǐng)域2、一次性生活用品和餐飲用具、一次性生活用品和餐飲用具3、農(nóng)林漁業(yè)材料、農(nóng)林漁業(yè)材料4、纖維紡織材料、纖維紡織材料。第21頁(yè)/共32頁(yè) 外科手術(shù)縫合線 藥物控制釋放系統(tǒng) 組織工程方面的應(yīng)用 骨折內(nèi)固定材料 基因治療載體 眼科材料第22頁(yè)/共32頁(yè) 聚乳酸及其

8、共聚物的研究與應(yīng)用是近聚乳酸及其共聚物的研究與應(yīng)用是近年來(lái)生物醫(yī)學(xué)材料研究的重要方向，為生年來(lái)生物醫(yī)學(xué)材料研究的重要方向，為生物醫(yī)學(xué)的發(fā)展提供了新的手段。物醫(yī)學(xué)的發(fā)展提供了新的手段。 目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者正從基礎(chǔ)和應(yīng)用兩方面目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者正從基礎(chǔ)和應(yīng)用兩方面廣泛展開(kāi)對(duì)聚乳酸體系的研究開(kāi)發(fā)，重點(diǎn)廣泛展開(kāi)對(duì)聚乳酸體系的研究開(kāi)發(fā)，重點(diǎn)是生物降解性試驗(yàn)方法及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、降解是生物降解性試驗(yàn)方法及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、降解機(jī)理、合成加工和應(yīng)用技術(shù)等。隨著研究機(jī)理、合成加工和應(yīng)用技術(shù)等。隨著研究的不斷深入，隨著生物醫(yī)學(xué)和材料學(xué)的進(jìn)的不斷深入，隨著生物醫(yī)學(xué)和材料學(xué)的進(jìn)一步結(jié)合，聚乳酸及其共聚物在生物醫(yī)學(xué)一步結(jié)合，聚乳酸及其共聚

9、物在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究將會(huì)越來(lái)越廣泛和深入。領(lǐng)域的研究將會(huì)越來(lái)越廣泛和深入。第23頁(yè)/共32頁(yè)隨著PLA纖維聚合工藝的局部成熟，它被認(rèn)為是最具發(fā)展前景的“綠色環(huán)?！崩w維之一。它具有芯吸導(dǎo)濕性、良好的抗紫外線性和耐菌性，優(yōu)良的阻燃性、出色的回彈性及懸垂性。因此用PLA纖維制得的非織造布可用于農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè)；園藝園藝方面，可用作種子培植、育秧、防霜及除草用布等；在醫(yī)療衛(wèi)生醫(yī)療衛(wèi)生方面，可用作手術(shù)衣、手術(shù)覆蓋布、口罩等，也可用作尿布、婦女衛(wèi)生巾的面料及其他生理衛(wèi)生用品；在生活用品生活用品方面，可用作衣料、擦揩布、濾渣袋等。第24頁(yè)/共32頁(yè)P(yáng)LA薄膜有高透明度、高光澤度等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有持久宜人香味和優(yōu)質(zhì)的

10、透氣性，能使得凈菜、面包、油炸圈等保持新鮮，可作為食品包裝材料廣泛應(yīng)用。第25頁(yè)/共32頁(yè) 聚乳酸應(yīng)用的突破，最有可聚乳酸應(yīng)用的突破，最有可能是出現(xiàn)在包裝市場(chǎng)，而且最能是出現(xiàn)在包裝市場(chǎng)，而且最有可能是在食品包裝方面。有可能是在食品包裝方面。 擁有世界上最大的聚乳酸擁有世界上最大的聚乳酸品牌的美國(guó)卡基爾品牌的美國(guó)卡基爾道聚合物公道聚合物公司的聚乳酸市場(chǎng)大約司的聚乳酸市場(chǎng)大約80%是在是在包裝方面。包裝方面。第26頁(yè)/共32頁(yè) 由于聚乳酸復(fù)合材料的生物降解由于聚乳酸復(fù)合材料的生物降解性和利于回收性和利于回收,不對(duì)環(huán)境產(chǎn)生壓力不對(duì)環(huán)境產(chǎn)生壓力,可可廣泛的用于生產(chǎn)一次性餐飲用具。廣泛的用于生產(chǎn)一次性餐

11、飲用具。例如例如:塑料容器塑料容器,杯子、盤(pán)子、食品容杯子、盤(pán)子、食品容器器(盒盒)、液體容器、液體容器(瓶、桶瓶、桶)、飲料用、飲料用瓶、餐具瓶、餐具(刀、勺叉刀、勺叉)、快餐盒、方便、快餐盒、方便面碗、開(kāi)水沖泡餐具、電子微波爐面碗、開(kāi)水沖泡餐具、電子微波爐加熱餐具等。也可用于休閑用品加熱餐具等。也可用于休閑用品,如如釣魚(yú)、野外旅行用具等。故其市場(chǎng)釣魚(yú)、野外旅行用具等。故其市場(chǎng)前景非常廣闊。前景非常廣闊。第27頁(yè)/共32頁(yè)為了節(jié)省石油資源同時(shí)減少地球溫室效應(yīng)，進(jìn)一步拓展由可再生的生物資源制造而來(lái)的聚乳酸的應(yīng)用領(lǐng)域，日本許多公司對(duì)PLA在電子電器領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了深入研究并取得了卓越的成效。日本

12、NEC公司筆記本電腦部件材料日本富士通公司的筆記本電腦機(jī)殼材料富士通公司的LSI包裝帶索尼公司 IC卡 第28頁(yè)/共32頁(yè) 預(yù)測(cè)，在今后幾年中北美生物降解塑料市場(chǎng)需求強(qiáng)勁，2009 年將達(dá)到 1.6 Mt，其中 PLA 的市場(chǎng)需求量為 1 Mt左右。PLA銷售年均增長(zhǎng)率為 7%。2008年世界塑料消費(fèi)量約為 115 Mt，如果 1020 年后替代石油基聚合物的消費(fèi)量按 10%20%計(jì)，世界 PLA需求量將達(dá)到 11.5 Mt 至 23.0 Mt。目前，世界 PLA產(chǎn)量約為 100 Mt，發(fā)展勢(shì)頭很猛，如日本一井東壓化學(xué)公司正在大弁田工業(yè)所建設(shè) 500 t/a 的生產(chǎn)裝置；島津制作所建有 100 t/a 中試裝置；美國(guó)