Facteurs affectant l'hydrolyse de l'acide polylactique (PLA)
November 20, 2023
À l'heure actuelle, la production annuelle mondiale de plastiques d'environ 140 millions de tonnes au monde, une fois que l'utilisation des déchets a représenté environ 50% à 60% de la production, la plupart des produits matériels polymères sont difficiles à décomposer, entraînant une pollution des eaux souterraines et du sol, en mettant en danger La croissance des plantes et des animaux, menaçant la survie des êtres humains et de la santé, et devenant les principaux coupables mondiaux de pollution blanche. Alors que les gens accordent de plus en plus d'attention aux problèmes environnementaux, les plastiques biodégradables sont progressivement favorisés. En tant que polyester aliphatique respectueux de l'environnement, l'acide polylactique (PLA) est également l'un des types de matériaux bio-basés les plus utilisés
. Avec une bonne biocompatibilité, une dégradabilité et d'excellentes propriétés de traitement, l'APL a reçu une attention généralisée et est considérée comme l'un des nouveaux "éco-matériaux" les plus prometteurs pour remplacer les plastiques existants. 1. Mécanisme de dégradation de l'acide polylactique (PLA) En tant que matériau en polyester, la dégradation de l'acide polylactique est divisée en une dégradation hydrolytique simple et une dégradation catalysée par les enzymes. Une simple dégradation hydrolytique est la réaction inverse de l'estérification, à partir de l'absorption de l'eau, de petites molécules d'eau déplacées à la surface de l'échantillon, de diffusion dans la liaison ester ou des groupes hydrophiles autour du rôle de l'acide et de l'alcali dans le milieu, l'ester Fracture d'hydrolyse sans liaison, l'échantillon de la molécule, la quantité de diminution lente du poids moléculaire lorsque le poids moléculaire est réduit dans une certaine mesure, l'échantillon a commencé à se dissoudre, générant des produits de dégradation solubles. La dégradation enzymatique du polylactide est une première hydrolyse indirecte de l'acide polylactique, l'hydrolyse dans une certaine mesure et un métabolisme supplémentaire sous l'action des enzymes, afin que le processus de dégradation puisse être achevé.
2.Facteurs affectant l'hydrolyse et la dégradation de l'acide polylactique Les facteurs affectant l'hydrolyse de l'APL peuvent être divisés en deux catégories: les propriétés des matériaux et les conditions d'hydrolyse. Les propriétés des matériaux comprennent la structure moléculaire, la cristallinité, la taille et la distribution du poids moléculaire, la régularité de la structure, la forme et la taille de l'échantillon, le processus de moulage, les additifs et les impuretés, etc.; Les conditions d'hydrolyse comprennent le pH, la température et l'humidité, la constante diélectrique, la radiothérapie, etc., ces facteurs ne sont pas indépendants de l'impact de la dégradation du polymère du matériau, mais de l'interaction les uns des autres. 3. Influence de la structure moléculaire La structure moléculaire est un facteur important affectant les propriétés des matériaux à base de PLA. Certains chercheurs ont préparé un APL à 3 armes, à 4 armes et autres armes à armes à l'aide de différents initiateurs pour étudier ses propriétés d'hydrolyse, et ont constaté que pour le PLA avec le même poids moléculaire, plus le nombre de chaînes ramifiées est élevée, plus le taux de dégradation est rapide. L'analyse peut être due au fait que les polymères contenant des structures ramifiés ont une cristallinité plus faible et plus de groupes terminaux, et se dégradent donc plus rapidement que ceux avec des structures linéaires. Les gens modifient la structure moléculaire de l'APL par modification de la copolymérisation et synthétisent divers types de copolymères atteints de PLA comme matrice pour contrôler son taux d'hydrolyse. Par exemple, le copolymère PLGA, l'introduction de PEG améliore non seulement l'hydrophilie de l'APL et réduit sa cristallinité, ce qui accélère la dégradation du polymère, mais donne également au matériau de nouvelles propriétés et fonctions. L'hydrophilie du groupe introduit joue un rôle décisif dans le processus d'hydrolyse des polymères dans la modification du mélange, meilleure est l'hydrophilie, plus la dégradation hydrolytique est importante.
4. Influence de la cristallinité L'APL appartient au matériau en polyester cristallin, mais même si PLA appartient au matériau en polyester cristallin, sa cristallinité ne peut pas atteindre à 100% et la particule ou le matériau est divisé en zone cristalline et amorphe (zone amorphe). Dans le processus d'hydrolyse de l'APL, l'hydrolyse se produit toujours en premier dans la zone amorphe. L'eau pénètre d'abord dans la zone amorphe, de sorte que la liaison ester dans la zone amorphe est cassée, lorsque la majeure partie de la zone amorphe est hydrolysée, seulement du bord au centre de la zone cristalline commence à hydrolyser. Il convient de noter que, dans le processus d'hydrolyse de l'APL, accompagné souvent du phénomène de la cristallinité accrue, qui peut être due à l'hydrolyse de la zone amorphe, la génération d'un certain nombre de régularité structurelle de substances moléculaires faibles, ce qui fait le PLA La cristallinité a augmenté. Certains chercheurs pensent que l'augmentation de la cristallinité est due à l'hydrolyse de la zone amorphe, ce qui augmente la proportion de zone cristalline dans l'échantillon restant. 5. Influence de la régularité de la structure cubique En raison de l'isomérisme optique de l'acide lactique, le PLA a également différents cubes, PLLA, qui est fabriqué par polymérisation de l'acide l-lactique pur; PDLA, qui est fabriqué par polymérisation de l'acide d-lactique pur; PDLLA, qui est fabriquée par polymérisation de différents ALP pur à faible luminosité dans un certain rapport de l'acide L-lactique et de l'acide d-lactique; et P (L / D) LA, qui est fabriqué par co-mélange de PLLA et PDLA dans un certain rapport. Un chercheur a comparé les propriétés d'hydrolyse de PLLA, PDLLA, PDLA et P (L / D) LA, et les résultats ont montré que la PDLLA était la plus facile à hydrolyser; PLLA et PDLA ont été les prochains plus faciles à hydrolyser, et P (L / D) LA avait la résistance à l'hydrolyse la plus forte.
