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[交流]
【交流】 可降解注射器研发之三——注射器用聚乳酸材料的改性
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石油资源的日趋耗竭，废弃塑料产生的白色污染，制约了经济持续发展和和谐社会的构筑。生物降解高分子材料的研发，特别是基于植物资源的品种，能弥补石油资源不足，消除白色污染，维持自然界“碳循环平衡”，因此，成为各国研究的重点。在已开发的诸多生物降解高分子材料中，源于玉米的聚乳酸(PLA)被认为是最有发展潜力的品种之一。这是因为PLA不仅具有完全生物降解性，而且是目前唯一以生物资源为原料的化学合成的生物降解高分子材料。 PLA的原料除玉米外，还可来源于马铃薯、小麦、稻谷、甜菜，甚至植物的根茎叶、伐木废屑等废弃生物质，其来源相当广泛，适合大规模生产。目前，美国Cargill Dow 公司的PLA生产规模已达14万吨/年，2009年将达45万吨/年，十年内实现年产100万吨。在树脂生产的推动下，PLA的加工和应用技术也取得了快速的发展，PLA基一次性餐具、一次性包装材料甚至农用薄膜，已从实验性展示走向货架。不论在规模上，还是技术层面上，PLA生物降解材料都取得了长足进步，这标志着全生物降解塑料时代即将来临。据推测，PLA主导的生物降解材料最终会抢占传统塑料15%-20%的市场。 我国PLA的生产处于起步阶段，已建的生产线很少，且规模较小。目前，海正集团、同杰良生物技术有限公司等企业，正与中科院长春应化所和同济大学合作展开针对PLA的研发工作。此外，浙江大学、天津大学、南开大学等单位，正在积极开展PLA聚合、改性等研究工作。与国际相比，我国的整体差距仍相当大，需要投入更多的研究精力。 除生物降解性能外，PLA的物理机械性能和聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)相当，可由吹塑、热塑等现有加工技术成型，适合推广应用。 材料性能和加工性能存在不足。主要为：①材料性能：PLA的力学性能虽与PS等相近,但性脆,抗冲击性差。PLA用于薄膜领域等，需要改善韧性。在生物降解高分子中，PLA的耐水解性、耐热性是较差的。②加工性能：PLA 热稳定性不佳,在低于熔融温度或热分解温度下加工分子量也会大幅度下降。由于PLA的模量较高，热收缩率小，其注塑成型脱模较难，并易损伤模具。此外，PLA熔体强度较低，不易吹塑成型。为克服上述缺点,改善PLA的材料性能和加工性能,使其更好地满足加工和使用要求。目前，科研人员已在PLA 改性方面做了许多有益的工作，其改性方法主要有：增塑改性、共混改性、接枝改性、共聚改性和复合改性等。聚乙二醇(PEG)、聚氧化乙烯(PEO)具有相同的分子结构，一般将分子量小于2万的叫做PEG，2万以上的叫做PEO，在此均称为PEG，它是一类生物降解高分子，较低分子量的PEG是PLA良好的增塑剂，较高分子量的则是PLA优良的增韧剂。PLA/PEG物理共混后，PLA的力学性能和加工性能得以改善，但材料在陈放过程中会由于PLA缓慢结晶，而失去透明性和弹性。用于制作注射器的聚乳酸，应该具有较好的透明性，并具有良好的耐久性，尽量不加加助剂。在此提出通过反应挤出的方法，将带有氧化乙烯的大分子接到聚乳酸侧链上，这样既解决了聚乳酸的性能不足，又不会较大的增加成本。 实践证明改性后的聚乳酸材料能很好的用于注塑注射器，注射器的相关信息请见本博客其他相关论文《聚乳酸基生物降解型一次性医用注射器成功问世》。 博客：http://luanshifang.blog.163.com [ Last edited by wellok101 on 2008-6-23 at 21:17 ] |
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