图1 生物可降解高分子材料的分类

1.PLA的合成

在所有由可再生资源合成得到生物可降解高分子材料中，当今最具前景的莫过于聚乳酸，因为它可用能够完全再生的资源如玉米，甜菜等得到。目前已经作为在一些应用中达到替代传统聚烯烃基材料目的的商品，并且聚乳酸的物理性能和力学性能可通过控制其构造而改变。

聚乳酸的合成路线有：①以含糖类的生物材料为原料，将淀粉，糖化、发酵得到乳酸再聚合成聚乳酸；②以植物的根茎叶等废弃的生物质为原料，提取纤维素经糖化、发酵得到乳酸，再聚合成聚乳酸。PLA由乳酸的生产到最终的聚合合成产品是多步的过程，中间阶段通常为丙交酯的产生，如图2，PLA可以三种主要途径合成得到，乳酸可由缩合聚合得到低分子量的PLA产品，但除非加入外部偶联剂增加其链长，否则这些低分子量的PLA大多无实用价值。第二种方法为乳酸的共沸脱水缩合，此法可不使用扩链剂或者其它特别的助剂而得到高分子量PLA。第三种方法，即目前常用的方法为丙交酯的开环聚合（ROP），该法可得到高分子量的PLA。除此之外，乳酸单体单元还可以在共聚物中作为大分子结构的一部分[2]。

1.1前驱体

1.1.1乳酸

乳酸是在生物体内化学反应过程中起着关键作用的化合物，如乳酸在人体正常新陈代谢和锻炼时不断的产生和消失。乳酸在19世纪末已经工业化规模生产，它不仅可用于食品行业作为如酸度调节剂等，而且在化妆品、制药和动物饲料等行业也得到应用。除此之外乳酸单体还是PLA的前驱体，它可由糖类发酵或者化学合成得到。乳酸是最简单的羟基酸，有着不对称的碳原子和两种旋光构型，即D型和L型异构体，这些异构体可在细菌体系中获得。而哺乳动物的机体主要产生L型异构体，可通过人体新陈代谢吸收。

乳酸主要由糖类的细菌发酵大量制备（约每年20万吨）。发酵类型可由使用的细菌类型分为两类。一是异形发酵法，每摩尔己糖可制得不到1.8mol的乳酸和其他代谢物如乙酸、乙醇、丙三醇、甘露醇和二氧化碳；二是同形发酵，这种方法可以产生更多的乳酸，减少副产物的产生，因此在工业中多用此法生产。由葡萄糖制备乳酸的转换率可达90%。乳酸的制备条件是在pH接近6，温度约40℃和低氧含量下进行的。乳酸的分离方法有加入CaCO3、Ca(OH)2、Mg(OH)2、NaOH、NH3·H2O中和发酵酸，过滤掉细胞和其他不溶产物得到乳酸溶液，然后通过蒸发、结晶和硫酸酸化得到乳酸粗产品。如果产品要用于制药或者食品行业还需进一步提纯移除剩余的副产物，如果要使乳酸聚合，产品需通过超滤、纳米过滤、电渗析、离子交换等方法技术进行分离。

1.1.2 丙交酯

图2为丙交酯不同的空间结构，乳酸的环状二聚体结合它的两个分子产生了L-丙交酯或LL-丙交酯、D丙交酯或DD-丙交酯或meso-丙交酯。L-丙交酯和D-丙交酯的混合物为外消旋丙交酯。丙交酯通常可以由低分子量的PLA在减压条件下解聚得到，得到L-、D-、meso-丙交酯的混合物。生成的丙交酯异构体的百分比取决于原料、温度、催化剂的性质和含量[2]。制备过程中最关键的的步骤是各种空间异构体的分离以控制最终PLA产品的结构[3]。