Page 95 - 《橡塑技术与装备》2025年8期

材料与配方
MATERIALS AND FORMULATIONS

低分子量聚乙醇酸的合成与表征

许云翔，陈洁，王选伦 *
( 重庆理工大学材料科学与工程学院，重庆 40054）

摘要 ： 在不同聚合温度下合成聚乙醇酸（PGA），研究不同聚合温度下合成 PGA 的特性黏度、熔融温度、热稳定性的变化。
结果表明 ：在聚合温度为 175 ℃的条件下合成的 PGA 的综合性能最佳。聚合温度太低可能导致样品含有较多分子量较低的产物，
聚合温度太高聚合物又可能融化导致分子量降低，聚合温度为 175 ℃就比较合适，合成的 PGA 分子量最高。
关键词 ： 聚乙醇酸 ；特性黏度 ；聚合温度 ；低分子量
中图分类号 ： TQ323.4 文章编号 ： 1009-797X(2025)08-0045-04
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2025.08.010

0 前言 可以生成甘氨酸，继而合成蛋白质，或转变为丙酮酸
PGA 是一种新型的生物可降解工程塑料（结构式 继而通过代谢作用生成二氧化碳和水。
如图 1 所示），作为化学结构最简单的线形可降解聚酯， PGA 属于全生物降解材料，在水和微生物的作用
其主链骨架呈锯齿形收缩排列。 下，PGA 能够在自然界中实现快速降解。其降解过程
也主要分为两步 ：第一步是水分子进入到 PGA 的非结
晶区，使主链上的酯键水解而形成低聚物 ；第二步是
在微生物的作用下进行进一步分解，最终降解为水和
二氧化碳。在自身端羧基的自催化作用下，PGA 降解
的速度不断加快，分子量逐渐降低，其力学强度也逐
图 1 PGA 的化学结构式
渐降低。PGA 在海水中的降解性能优异，降解 28 天
与其他酯类聚合物相比， PGA 的 C—O 键长较短，
时降解速率能达到 75.3%。此外，PGA 可用于工业或
而 C—C—O 键角较大，分子链紧密堆积且酯基基团的
家庭堆肥，在 58 ℃的有氧条件下进行堆肥测试，其
距离非常近，使 PGA 表现出了优异的物理性能，结晶 ［4］
降解速率与纤维素相似 。
度较高、熔点较高、力学性能良好 [1~2] 。但不同的合
PGA 的降解性能与 PGA 的分子量密切相关，因
成途径和催化剂得到的 PGA 分子量、端基数量、链结 此，本工作采用减压蒸馏工艺合成低分子量聚乙醇
构等分子性能不同，会导致其拉伸强度、断裂伸长率、
酸，研究了聚合温度对 PGA 材料分子量的影响，分析
热性能等性能略有不同。此外，因 PGA 是致密结晶聚
PGA 性能随聚合温度的变化关系，并通过乌氏黏度法、
合物，其溶解性能差，除微溶于六氟异丙醇外，一般
DSC、TGA 等测试方法选出最合适的聚合温度。
不溶于水溶液和所有的有机溶剂。
PGA 具有出色的可生物降解性能，最终可降解为
1 实验部分
对人体、动植物和自然环境无害的水和二氧化碳。大
1.1 主要原料
量的实验结果表明，PGA 在体内能够完全降解而不需
乙醇酸（四川瑞凯邦化工材料有限公司，70%），
要特殊酶的参与，降解产物被人体吸收代谢，最终通
乳酸锌（广东鼎盛食品配料有限公司，99%），异丙醇
过泌尿系统和呼吸系统排出体外 ［3］ 。PGA 在体内的降
（成都市科隆化学品有限公司，AR），聚乙醇酸（武汉
解以水解为主，水分子进入到 PGA 分子中使主链上的
酯键水解，逐步解聚形成乙醇酸单体。一方面乙醇酸 作者简介 ：许云翔（1998-），男，在读硕士研究生，主要
可以随尿液排出体外 ；另一方面乙醇酸在酶的作用下 从事生物降解高分子材料合成工艺的研究。
* 为通讯作者

年
2025 第 51 卷 ·45·