1课题来源、目的和意义

目前塑料制品被广泛应用在各个领域，它在给人们生产、生活带来极大方便的同时，“白色污染”也对生态系统造成了严重的威胁。而且，其原料主要来源于石油类不可再生资源，这势必将引起严重的能源和人类生存危机。聚乳酸作为一种可生物降解的高分子聚合物，作为一种低能耗产品，必将成为全球范围的紧俏消费品，聚乳酸塑料具有韧性好的特点，可以直接采用通用塑料的设备进行挤出、注射、拉伸、纺丝、吹塑等加工成型；可用来生产农用地膜、农副产品保险袋、快餐盒及其它食品、饮料等外包装产品。

2文献综述---（国内外）现状及发展

PLA有良好的机械性能及物理性能，适用于吹塑、热塑等各种加工方法，而且它能防潮、耐油脂并具有良好的密闭性。PLA在常温下性能稳定，但在温度高于55℃或富氧及微生物的作用下会自动分解，最终生成CO2和H20，不污染环境。因此，PLA作为可完全生物降解性塑料，越来越受到人们重视可将PLA制成农用薄膜、纸代用品、纸张塑膜、包装薄膜、食品容器、生活垃圾袋、农药化肥缓释材料、化妆品的添加成分等。

美国一家研究所研制成功把制乳酪后的废弃土豆转化为葡萄糖浆，再用细菌发酵成含乳酸酵液，经电渗析分离、加热使水分蒸发，得到可制薄膜的聚乳酸，可作保鲜袋及代替聚乙烯和防水蜡的包装材料；松下电池工业公司从2002年开始与三菱树脂公司合作，把一种干性电池的包装材料全部换为PLA； 日本东丽公司成功研发了聚乳酸(PLA)和以纤维素为主要成份的植物纤维混炼的、提高了耐热性、刚性及成形性的植物纤维强化PLA塑料。该生物降解塑料具有世界最高的耐热性(150℃)，刚性是以往的PLA塑料的2倍，大大缩短了成形时间。

聚乳酸材料具有韧性好的特点，适合加工成高附加值的薄膜，用于取代易碎的农用地膜，这种产品最大的优点是，使用一段时间后无需人工清理，它会与土壤中的微生物以及光照等因素共同作用，自动分解成为CO2和H20，有效地解决了聚乙烯农用地膜对环境造成的污染。此外，还可加工成建筑用的薄膜和绳索、纸张塑膜等；渔业用渔网、海带养殖网、鱼线等；造纸业用的包装材料等聚乳酸还可用作土壤、沙漠绿化保水材料、农药化肥缓释材料等。

乳酸(PLA)是一种具有良好的生物相容性和可生物降解的聚合物，最终的降解产物是二氧化碳和水，它对人体无毒、无刺激，因此聚乳酸及其共聚物已经成为生物医用材料中最受重视的材料之一。目前，聚乳酸类材料产品在医学领域广泛用于药物控制释放载体、组织工程、骨内固定、修复、手术缝合线、人造皮肤以及三维多孔支架等。

3 主要研究内容、实验方案及可行性分析

3．1研究内容

玉米塑料（PLLA），因为具有可以降解的优点，具有取代常规塑料的趋势。但是在使用过程中，具有性脆，且降解周期长等方面的缺点。针对这一现象，本课题拟采用柔性的聚醚类聚合物对其进行改性。改善它的脆性，缩短其降解周期。

3．2实验方案及可行性分析

   聚乳酸（PLA）是海正集团与中科院长春应化所多年潜心研究的科技成果，聚乳酸（PLA）以玉米、木薯等农作物为原料，经微生物发酵、提取制得乳酸，再经过精制、脱水低聚、高温裂解、聚合而成。PLA具有优异的生物降解性，废弃后一年内能被土壤中的微生物完全降解，生成CO2和水，对环境不产生污染。PLA本身属脂肪族聚酯，具有通用高分子材料的基本特性，有着良好的机械加工性能，能够胜任大多数合成塑料的用途，可用于制作包装材料、家电外壳或作为可降解纤维材料。PLA因其原料为可再生的生物资源，被产业界一致认定为新世纪最有发展前途的新型“生态材料”。

脱水、裂解反应方程式

(a)脱水反应方程式

(b)裂解反应方程式

实验原料：

试验装置

1、搅拌 

2、温度计 

3、冷凝管

4、三口烧瓶

5、恒温油浴

实验步骤：

将一定量的乳酸和催化剂金属锌加入1L圆底烧瓶中，系统减压，缓慢升温至80～100℃缩聚脱水，反应2h，逐步升温至160～180℃浓缩脱水，直至接受瓶中有白色腊状馏出物，分别接收180～200℃，200～220℃和220～250℃三个裂解温度段的馏分。所得产物用乙酸乙酯进行纯化，重结晶4次后常温下真空干燥至恒重。三个温度段的丙交酯产率分别约为22%，16%和7%，总产率约为45%。

反应过程中的各实验条件，诸如体系中的痕量水分、反应温度、单体纯度等对聚合反应有重要影响。痕量的水分是该反应中的实质引发剂，促进了质子氢的生成。 实验中通过抽高真空的方法尽量除去体系中杂质水分，而对于催化剂本身所含有的结合水则保留在体系中，对丙交酯的开环聚合起作用。

参考文献：

[1]孟志芬.聚乳酸类材料的性能与应用.河南职业技术师范学院学报.2004.1

[2]赵耀明、张军、麦杭珍.直接缩聚法合成聚乳酸的研究.合成纤维. 2001.3

[3]舒静、王鹏.郑彤等.熔融缩聚合成聚L-乳酸的研究.材料科学与工艺. 2007.3

[4]任杰、王秦峰、张乃文.熔融缩聚法制备聚乳酸.塑料工业. 2004.5

[5]赵耀明、汪朝阳、麦杭珍等.熔融-固相聚合法直接合成聚乳酸的研究.华南理工大学学报(自然科学版). 2002.11

[6]宇恒星、王朝生、黄南薰等.聚乳酸的固相聚合研究.东华大学学报(自然科学版). 2001.6

[7]吴景梅、曾小剑、邰燕芳.聚乳酸的固相合成研究.广西轻工业. 2008.6

[8]吴景梅、邰燕芳.聚乳酸合成方法的研究进展.蚌埠学院化学系.2008.6 

[9]蔺卫滨、郭利.PLA纤维及其制品的应用特性分析.江苏纺织.2005 

[10]钱明球.聚乳酸及其纤维的发展概况和应用前景.合成技术及应用.2006.4

[11]赵崇峰、封瑞江.四种乳酸聚合方法的比较.辽宁石油化工大学石油化工学院.2006.5

[12]秦志忠、杨百春、曹雪芹.生物降解材料-聚乳酸的直接合成研究.合成技术及应用. 2000.1 

指导教师评语：

签  名：

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