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青島pvc塑料袋PLA的水解是個復雜的過程,主要包括4個現象:吸水、酯鍵的斷裂、可溶性齊聚物的擴散和碎片的分解。降解的主要方式:本體侵蝕。青島pvc塑料袋PLA材料浸入水性介質中或植人體內后,首先發生材料吸水。水性介質滲入聚合物基質,導致聚合物分子鏈松弛,酯鍵開始初步水解,分子量降低,逐漸降解為低聚物。
聚乳酸的端羧基(由聚合引入及降解產生)對其水解起催化作用,隨著降解的進行,端羧基量增加,降解速率加快,從而產生自催化現象。內部降解快于表面降解,這歸因于具端羧基的降解產物滯留于樣品內,產生自加速效應。隨著降解進行,材料內部會有越來越多的羧基加速內部材料的降解,進一步增大內外差異。當內部材料*轉變成可溶性齊聚物并溶解在水性介質中時,就會形成表面由沒有*降解的高聚物組成的中空結構。進一步降解才使低聚物水解為小分子,最后溶解在水性介質中。
整個溶蝕過程是由不溶于水的固體變成水溶性物質。宏觀上是材料整體結構破壞,體積變小,逐漸變為碎片,最后*溶解并被人體吸收或排出體外;微觀上是聚合物大分子鏈發生化學分解,如分子量變小、分子鏈斷開和側鏈斷裂等,變為水溶性的小分子而進入體液,被細胞吞噬并被轉化和代謝。
聚乳酸的分解有兩個階段:經水解反應分解之后再靠微生物分解。在自然環境中首先發生水解,通過主鏈上不穩定的酯鍵水解而成低聚物,然后,微生物進入組織物內,將其分解成二氧化碳和水。在堆肥的條件下(高溫和高濕度),水解反應可輕易完成,分解的速度也較快。在不容易產生水解反應的環境下,分解過程是循序漸進的。
微生物在自然界中普遍存在,聚乳酸可以被多種微生物降解。如鐮刀酶念珠菌,青霉菌,腐殖菌等。不同細菌對不同構形的聚乳酸的降解情況是不同的。研究結果表明,鐮刀酶念珠菌、青霉菌都可以*吸收D,L乳酸,部分還可以吸收可溶的聚乳酸低聚物。
降解的影響因素
1)pH值酸或堿都能催化PLA水解。聚乳酸在堿性條件下降解速率>酸性條件下降解速率>中性條件下降解速率。
2)結晶度降解過程總是從無定形區到結晶區.這是由于結晶區分子鏈段堆積緊密,水不容易滲透進去。先滲入無定型區,導致酯鍵的斷裂,當大部分無定型區已降解時,才由邊緣向結晶區的中心開始降解。在無定型區水解過程中,生成立構規整的低分子物質,結晶度增大,延緩了進一步水解的進行
3)分子量及分子量的分布
分子量與降解速率成反比。分子量越大,聚合物的結構越緊密,內部的酯鍵越不容易斷裂;而且,分子量越大,經降解所得的鏈段越長,不易溶于水中,產生的水和氫正離子越少,使pH值下降緩慢,這也是其降解速率比低分子量聚乳酸的低的原因之一。對于平均分子量相同的聚合物來說,分子量分布越寬,降解速率越快。這是因為分子量較小的聚合物先分解后,環境pH值由中性向酸性轉變,從而加快了降解速度。
4)立構規整性的影響在堿性條件下,降解速率為PDLA(PLLA)<P(LDL)A<PDLLA,PDLLA由于甲基處于間同立構或無規立構狀態,對水的吸收速度較快,因此降解較快;而對PLLA及PDLA來說水解分為2個階段:一階段,水分子擴散進入無定型區,然后發生水解;第二階段是晶區的水解,相對來說較為緩慢。
5)酶聚乳酸主鏈上含有酯鍵,可以被酯酶加速降解。如根霉屬菌酯肪酶、豬胰腺酯肪酶、豬肝臟的梭基酯酶。
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