聚乳酸（PLA）水解的影响因素

目前，全世界每年生产塑料约 1. 4亿吨，用后废弃的大约占生产量的 50% ～60%，其中大多数高分子材料制品难于分解，造成地下水及土壤污染，危害动植物生长，威胁人类生存与健康，成为当今世界白色污染的罪魁祸首。随着人们对环境问题的日益重视，生物可降解塑料逐步受到青睐。

聚乳酸（PLA）作为一种环境友好型的脂肪族聚酯，具有良好的生物相容性、可降解性和优异的加工性能，受到世人广泛的关注，被认为是最具潜力的替代现有塑料的新型“生态材料”之一。

聚乳酸的降解机理

PLA作为聚酯类材料，其降解分为简单水解降解和酶催化降解。简单水解降解是酯化反应的逆反应，起始于水的吸收，小分子的水移至样品的表面，扩散进入酯键或亲水基团的周围，在介质中酸、碱的作用下，酯键发生自由水解断裂，样品的分子，量缓慢降低，当分子量降低到一定程度，样品开始溶解，生成可溶的降解产物。聚乳酸酯的酶降解过程是间接的，聚乳酸首先发生水解，水解到一定程度后，进一步在酶的作用下新陈代谢，使降解过程得以完成。

影响水解降解的因素

影响PLA水解的因素主要可分为材料特性和水解条件两大类。材料特性包括分子结构、结晶性、分子量大小及分布、立构规整性、样品形态及大小、成型工艺、添加剂及杂质等；水解条件包括pH值、温湿度、介电常数、辐射处理等，这些因素并不是独立的影响聚合物材料的降解，而是相互作用的。

分子结构的影响

分子结构是影响聚乳酸类材料特性的重要因素。有研究者利用不同的引发剂分别制备了3臂、4臂等多臂聚乳酸，研究其水解性能，结果发现分子量相同的聚乳酸，支链数量越多，降解速度越快。分析可能是因为含支化结构的聚合物具有较低的结晶度和较多的末端基，因此比线性结构的聚合物降解快。

人们通过共聚改性，改变聚乳酸的分子结构，合成聚乳酸为基体的各类共聚物，以达到控制其水解速度的目的。如PLGA共聚物，PEG的引入不但提高了PLA的亲水性，降低了其结晶度，使聚合物的降解速度加快，同时还赋予材料新的特性和功能。共混改性中，引入基团的亲水性在聚合物的水解过程中起决定作用，亲水性越好，水解降解越显著。

结晶度的影响

聚乳酸属于结晶型聚酯材料，但即便聚乳酸属结晶型聚酯材料，其结晶度也不能达到100%，粒子或材料内部分为结晶区和非结晶区（无定形区）。

在聚乳酸水解过程中，水解总是先发生在无定形区。水先渗入无定形区，使无定形区的酯键断裂，当大部分无定形区水解后，才由边缘向结晶区的中心开始水解。需要说明的是，在聚乳酸水解过程中，常常会伴随着结晶度增加的现象，这可能是因为在无定型区水解过程中，生成一些立构规整的低分子物质，使得聚乳酸结晶度增大。也有研究者认为结晶度的增加是由于无定型区的水解使得剩余样品中结晶区的比例增加而造成的。

立构规整性的影响

因乳酸具有光学异构性，因此聚乳酸也有不同的立构体存在，由纯L-乳酸聚合而成的PLLA；由纯的D-乳酸聚合而成的PDLA；由L-乳酸和D-乳酸按照一定比例聚合而成的不同低光纯聚乳酸PDLLA；以及PLLA与PDLA按照一定比例共混后的P(L/D)LA。有研究者比较了 PLLA, PDLLA, PDLA, P(L/D)LA的水解性能，结果表明：PDLLA最易水解；PLLA, PDLA次之，P(L/D)LA的抗水解能力最强。

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