近年来,可降解PLA骨折内固定材料越来越受到关注[6,7]。然而,聚乳酸骨折内固定件体内降解后容易产生局部酸性环境,易造成骨组织无菌性炎症,且PLA固定件力学强度不足,缺乏诱导骨结合的能力[8,9]。纯PLA质地坚硬韧性差,缺乏柔性和弹性,且PLA的加工温度范围较窄。因此为了改善PLA材料的韧性且不影响其拉伸强度,同时提高PLA的热稳定性能以拓展其在民用领域的应用,载入柔性可降解聚合物对PLA进行增韧增强改性势在必行。
1.2 聚乳酸概述
单个的乳酸分子中有一个羟基和一个羧基,多个乳酸分子在一起,-OH与别的分子的-COOH脱水缩合,-COOH与别的分子的-OH脱水缩合,就这样,它们手拉手形成了聚合物,叫做聚乳酸。聚乳酸(PLA)也称为聚丙交酯,属于聚酯家族。聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物,原料来源丰富而且可以再生。聚乳酸的生产过程无污染且产品可降解,有利于实现循环经济,因此是理想的绿色友好高分子材料。
聚乳酸(H-[OCHCH3CO]n-OH)的热稳定性好,抗溶剂性能优越,加工温度为170~230℃,可用多种方式进行加工,如挤压、纺丝、双轴拉伸,注射吹塑。聚乳酸制品除可生物降解外,生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性都较优越。此外光华伟业开发的聚乳酸(PLA)还具有一定的抗菌性、阻燃性和抗紫外性,因此用途十分广泛,可用作包装材料、纤文和非织造物等,主要用于服装、产业和医疗卫生等领域。
1.2.1 聚乳酸的物理化学性质
(1) 物理性能:
密度:1.20-1.30 kg/L
熔点:175-185°C
特性粘度IV:0.2-8 dL/g
玻璃化转变温度:60-65°C
传热系数:0.025 λ(w/m*k)
(2) 力学性能:
拉伸强度:40-60 MPa
断裂伸长率:4-10%
弹性模量:3000-4000 MPa
弯曲模量:100-150 MPa
Izod冲击强度(无缺口):150-300 J/m
Izod冲击强度(有缺口):20-60 J/m
Rockwell硬度:88
1.2.2 聚乳酸的优点
聚乳酸的优点主要有以下几方面:
(1) 聚乳酸(PLA)是一种新型的生物降解材料,使用可再生的植物资源(如玉米)所提取的淀粉原料制成。淀粉原料经由糖化得到葡萄糖,再由葡萄糖及一定的菌种发酵制成高纯度的乳酸,再通过化学方法合成一定分子量的聚乳酸。其具有良好的生物可降解性,使用后能被自然界中微生物完全降解,最终生成二氧化碳和水,不污染环境,有利于保护环境,是公认的环境友好材料。关爱地球,你我有责。世界二氧化碳排放量据新闻报道在2030年全球温度将升至60℃,普通塑料的处理方法依然是焚烧火化,造成大量温室气体排入空气中,而聚乳酸塑料则是掩埋在土壤里降解,产生的二氧化碳直接进入土壤有机质或被植物吸收,不会排入空气中,不会造成温室效应。
(2) 机械性能及物理性能良好。聚乳酸适用于吹塑、热塑等各种加工方法,加工方便,应用十分广泛。可用于加工从工业到民用的各种塑料制品、包装食品、快餐饭盒、无纺布、工业及民用布。进而加工成农用织物、保健织物、抹布、卫生用品、室外防紫外线织物、帐篷布、地垫面等等,市场前景十分看好。
(3) 相容性与可降解性良好。聚乳酸在医药领域应用也非常广泛,如可生产一次性输液用具、免拆型手术缝合线等,低分子聚乳酸作药物缓释包装剂等。
(4) 聚乳酸(PLA)除了有生物可降解塑料的基本的特性外,还具备有自己独特的特性。传统生物可降解塑料的强度、透明度及对气候变化的抵抗能力皆不如一般的塑料。
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