聚乳酸(PLA)具有优良的生物相容性、生物可降解性，最终的降解产物是二氧化碳和水，不会对环境造成污染。这使之在以环境和发展为主题的今天越来越受到人们的重视,并对其在工农业领域、生物医药领域、食品包装领域的应用展开了广泛的研究。

一、聚乳酸性能及应用

PLA一般为线性分子，相对分子质量一般较小，且相对分子质量分布较宽，这就决定了PLA只是一种强度中等的材料，韧性较差，缺乏柔性和弹性，极易弯曲变形。但是现在PLA有时要求其具备较高的强度，比如要被用于临床医学，作为骨修复材料。因此，目前人们都在想各种办法来制得相对分子质量较高、相对分子质量分布较窄的PLA。

生物医学上的应用，PLA最早是作为外科手术缝合线使用于生物医学领域。由于其生物降解性，在伤口愈合后自动降解并吸收，无需二次手术，投放市场后立即受到青睐。用PLA及其共聚物制得的载药微球，在药物的缓释、靶向释放及增长药效等方面，都有很好的效果。PLA具有较高的初始强度和承载能力，能作为骨折内固定材料，如骨夹板、骨螺钉，植入后在创伤愈合过程中缓慢降解。PLA也可以作为组织修复材料在初期或一定时间内培养组织细胞，使细胞生长成组织、器官，再在相当长的时间后完全降解^[1,2]。

在工农业上的应用，日本电气公司开发出一种以PLA为主要成分的塑料，它具有优异的自阻燃特性，能广泛用于各种电子产品。它的耐热性、加工性和强度等性能与传统聚碳酸酯商务机外壳类似，使得它不仅能应用于计算机外壳，而且可以在液晶投影机等高温工作下的设备中使用^[3]。

日常生活领域的应用，PLA材料可以用来生产一次性快餐盒、托盘、饮料容器和垃圾袋等日常生活用品。PLA薄膜有高透明度、高光泽度等优点，同时具有持久宜人香味和优质的透气性，可以使面包、油炸圈等保持新鲜，作为食品包装材料广泛应用^[4,5]。

二、聚乳酸改性方法

但是PLA还是存在一些缺陷，自身属性上，其力学性能较差、脆性较高、抗冲击性能差、热变形温度低等。其次，由于原材料以及生产工艺等原因，其成本较高。这些大大限制了PLA在现实生产生活中的应用。为了拓展PLA的应用领域，更好地发挥其优良的属性，将PLA改性成为降解材料成为了现今对于PLA研究的重点和热点，主要包括化学改性和物理改性。

1、化学改性：由于聚乳酸中含有大量的酯键，为疏水性物质降解周期难以控制；聚合所得产物的相对分子质量分布过宽。造成其结构具有一定的局限性，限制了聚乳酸的应用。聚乳酸本身为线性聚合物，使得聚乳酸材料的强度不能满足要求。对PLA基体的改性主要是通过共聚、交联等方法改变其整体大分子结构。（1）共聚改性：PLA的共聚改性是通过调节乳酸和其他单体的比例改变聚合物的性能或由第二单体提供聚乳酸以特殊性能。均聚PLA为疏水性物质，降解周期难控制，通过与其他单体共聚可改善材料的疏水性、结晶性等，聚合物的降解速率可根据共聚物的分子量及共聚单体种类及配比等加以控制。常用的改性材料有亲水性好的聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇(PVA)等。葛建华等将PLA与具有亲水性链段的PEG共聚制得嵌段共聚物^[6]。通过IR、DSC和WXRD测试结果表明，产物为PLA#8212;PEG#8212;PLA的嵌段共聚物，与PLA均聚物相比，结晶度明显降低。接触角测试发现通过共聚，聚乳酸材料的接触角由共聚前的46#176;降为共聚后的10～23#176;，使得共聚后材料的亲水性得到了明显的改善。宋谋道等用PEG与丙交酯共聚，制得高分子量的PLAPEG-PLA嵌段共聚物^[7]。研究表明，随着PEG含量增加，玻璃化温度降低，伸长率增加，当含量达到一定程度(如PEG的质量分数达到7.7%)后，共聚物出现了屈服拉伸，克服了PLA的脆性。这种脆性向韧性的转变说明PEG改性的PLA是一种综合性能可调控的生物降解材料。PLA与聚乙醇酸无规共聚得到聚乙丙交酯(PLG)。当单体组成质量比为90/10时，PLG柔顺性较好，可作为生物吸收材料获得临床应用^[8,9]。当PLG作为一些亲水大分子药物如蛋白质的载体时，由于疏水性和药物释放速率的不可控而使其应用受到局限。为了改善这一缺陷，Breitenbach等将PLG接枝到亲水的聚乙烯醇(PVA)上，与线性聚酯相比，PVA-g-PLG的结晶度明显降低，薄膜表面形态从玻璃态向橡胶态转变^[10]。随着接枝物中PLG支链的缩短，降解速率加快，同时增大主链PVA的分子量也会加速降解。通过控制接枝共聚单体的分子量及配比，制得了药物释放速率可在14天至3个月可调的载体材料。（2）交联改性：PLA的交联改性是指在交联剂或者辐射作用下，通过加入其他单体与聚乳酸发生交联反应生成网状聚合物改善其性能。PLA用作骨固定材料时强度还不够高，适度的交联可以提高其强度。马来酸酐(MAH)是一种在生物体内可正常代谢的多官能团物质。用它改性PLA时，一部分的MAH在锡盐引发剂存在下以开环的形式与PLA的端基发生反应，在高分子链上引入了双键；一部分在PLA的分子主链上产生接枝，红外光谱证实确实有部分交联。分子中的酸酐键增大了材料的亲水性，交联后由于分子量增加，分子相对滑移变得困难，从而强度得到了很大的提高。获得网状结构还可采用简单的辐射交联法。ZhangYeli等利用右旋糖苷衍生物的亲水性和PLA的疏水性，在紫外光辐射下交联生成三维网状结构水凝胶^[11]。这种新的交联体系的分子量、亲水性、对体系pH的敏感性等都极易通过单体配比和辐射时间来调节，是一种很好的药物缓释载体。

2、物理改性：（1）共混改性：共混是将两种以上的高分子聚合物进行一定的混合，从而得到性能优化的材料。由于聚乳酸的低活性，与其他聚合物共混时往往相容性很差，改性效果远不如共聚改性。在生物降解聚酯PLA的共混改性研究中，最具生物降解特性的是PLA与淀粉的共混。这一方面可以大幅度降低共混材料的成本，另一方面能保证共混材料的生物降解性。南开大学田英才等设计了一种可将生物降解的聚酯聚丁二酸己二醇酯通过化学键结合到淀粉骨架上的方法^[12]。他们首先将聚丁二酸己二醇酯的酰氯化，然后将淀粉与聚丁二酸己二醇酯酰氯化物进行反应制得接枝物。采用金黄色葡萄球菌对该聚酯共混物的降解试验表明，接枝共聚物中的聚酯部分比纯聚酯的降解速度快。（2）增塑改性：增塑改性即在高聚物中混溶一定量的高沸点、低挥发性的低分子量物质，从而改善其机械性能与加工性能。Martin等为了改善PLA的低温脆性，添加了几种不同的低分子量增塑剂进行对比，结果表明，甘油的改性效果最差，低分子量的PEG改性效果最好，仅加入质量比为20%的PEG，PLA的玻璃化温度从58℃下降到12℃，断裂伸长率提高到200%，但同时模量会降低^[13]。JiroIshihara等将干燥后的高分子量PLA在紫外光下照射2min后，添加增塑剂混匀注射成样，该材料弹性高，透明度好，断裂伸长率高达412%^[14]。