1。2。2 聚乳酸的结构与性能

(1) 聚乳酸的结构

图 1-5 聚乳酸结构单元

如图 1-5，我们可以看到聚乳酸的结构单元中有一个手性碳原子（*标记），因 而聚乳酸具有对映异构体。左旋聚乳酸、右旋聚乳酸和聚消旋聚乳酸物理、化学性 能各异，而分子量，结构差异，旋光性的差异都会影响聚乳酸的性能，所以下面主 要定性的叙述聚乳酸的性能。

(2) 聚乳酸的物理、化学性能

聚乳酸的各项物理性能如表 1-1 所示[9]。在分子量方面，分子量越大，抗冲击 强度，断裂伸长率等各项性能都有所提高。在化学性能方面，聚乳酸来源于可降解 的乳酸，因而降解性能优异。另外，聚乳酸无毒、无刺激性气味而且生物相容性 好。

表 1-1 聚乳酸的各项基本性能

种类 弹性模量

GPa 应力

MPa 断裂强度

MPa 伸长率

% 玻璃化温度 Tg

℃ 熔点 Tm

℃

聚 DL 乳酸 2。16 46 46 2。6 40-45 --

聚 L 乳酸 2。17 59 57 3。3 55-60 170-180

(3) 聚乳酸的缺点

①聚乳酸本身为线型缩聚物，所合成的聚乳酸的分子量跨度大。所制得的材料往往 不能满足要求。

②乳酸来源昂贵，制作成本高。

③降解周期不确定且难以控制。

④结构中含有大量酯键，所以与水的相容性差。

⑤材料脆性大，容易断裂。

1。2。3 聚乳酸晶型

聚乳酸具有三种晶型，分别命名为α、β和γ晶型，他们的单元结构、对称性和 螺旋方式都不同。只有当聚乳酸的立构规整度较高时，在溶液或本体中的聚乳酸才 会结晶，而结晶度、晶型、晶体大小都会对材料的物理性能产生影响[10]。下面分别 介绍三种晶型。来:自[优E尔L论W文W网www.youerw.com +QQ752018766-

(1)PLA 的α晶型

α晶型是聚乳酸所有晶型中最常见、最稳定的一种。有两种方式可以得到α晶 型，其一是在熔体或溶液中结晶；另一种是在低温下以较低的拉伸速率进行溶液纺 丝。 Kovacs 和 De Sanctis[11] 最先 报道 了α 晶型 的参 数： a=1。07nm ， b=0。645nm ， c=2。78nm，α=β=γ=90°；晶胞中分子链的构象为 10/3 螺旋，属于假斜方晶。另外有 科学家认为α晶型中含有两条 10/3 螺旋，因此晶胞参数为：a=1。07nm，b=0。61nm， c=2。89nm，α=β=γ=90°。还有的研究者觉得 10/3 是扭曲的，通过计算，晶胞参数应 为：a=1。06nm，b=0。61nm，c=2。88nm，α=β=γ=90°。

(2)PLA 的β晶型

Eling[12]在进行 PLLA 纤维拉伸实验时意外发现了β晶型。虽然β晶型也是稳定晶 型，但α晶型与β晶型之间的转化相当困难，现已知的方法只有是高温条件下，以较 高拉伸率进行溶液纺丝才能由α晶型转变为β晶型。通过现代科学研究，测定β晶型的 晶胞参数为：a=1。031nm，b=1。821nm，c=0。9nm，α=β=γ=90°；晶胞中分子链的构象 是 3/1 螺旋。也有研究者提出不同看法，他们认为β晶型属于三方晶，晶胞参数为： a=b=1。052nm，c=0。88nm，α=β=90°，γ=120°。关于晶胞中 3/1 螺旋链的数量也有争 议，有人认为是六条，也有科学家说是三条。