1. 研究目的与意义
聚乳酸是一种新型、绿色、可再生高分子材料。它具有原料充分，加工方便，性能优异，在自然界中能生物分解，且分解过程中不产生氮氧化物，分解产物不会造成环境污染等特点，同时回收后的聚乳酸还可用作土壤良剂。聚乳酸是目前各国高分子材料界研究的热点。聚乳酸具有聚l-乳酸（plla）和聚d-乳酸（pdla）两种手性结构。立构嵌段聚乳酸（sb-pla）的分子链由l-嵌段和d-嵌段组成，可形成立构络合物结晶结构，提高材料力学和热学性能。sb-pla通常采用光学活性单体／非手性催化剂的聚合体系制备。采用开环聚合工艺时，由l-丙交酯和d-丙交酯分别开环聚合制备低分子量的plla和pdla，plla与pdla再共聚得到sb-pla。采用缩聚工艺时，由d-乳酸和l-乳酸分别制备低分子量的plla和pdla，再共聚制备sb-pla。高纯的乳酸和丙交酯单体的制备需消耗大量溶剂，导致污染和成本的增加，且pla在聚合过程中存在消旋现象，其分子链的规整度下降，性能降低。
近年来，人们广泛关注聚乳酸的立构控制聚合的研究，即以消旋单体为原料，采用手性催化剂，制备plla和pdla。聚乳酸可控聚合目前主要研究以外消旋d,l-丙交酯为原料，采用手性催化剂，制备plla、pdla及其共聚物等。但d,l-丙交酯可控开环聚合所得sb-pla嵌段短，性能差，成本高。国内外尚无d,l-乳酸立构控制缩聚制备sb-pla的报导。
本项目以消旋d,l-乳酸为原料，进行熔融/固相聚合，制备具有长d-和l-嵌段结构的高分子量sb-pla。可提高材料性能，降低污染和成本，拓宽聚乳酸应用领域。具有创新性，符合低碳、环保和可持续发展的国家战略。
2. 国内外研究现状分析
聚乳酸是一类可降解、可再生的绿色环保材料,机械性能较为优秀,具有较好的成型加工性能,但耐热性相对较差,普通市售的聚l一乳酸玻璃化转变温度一般在50一60℃,熔点在150一170℃,由于聚乳酸自身强度、脆性、阻透性、耐热性等方面的缺陷限制了其应用范围,因而,增强改性聚乳酸己成为目前聚乳酸研究的热点和重点之一。,必须在一定程度上提高其耐热性。立体复合聚乳酸熔点可达到230℃,机械性能强于聚l一乳酸,耐热性与耐水解性强于更为优异。这是目前聚乳酸研究的一个热点,但由于现有的方法难以制备出分子量高于10x104的含有100%立体复合晶体的立体复合聚乳酸,使其实际应用受到限制。而立体嵌段聚乳酸不但具有与立体复合聚乳酸同样的耐热性和良好的机械性能,同时又具有加工稳定性和较高的分子量。目前主要采用提高pla结晶度,与耐热型聚合物的共混技术、辐射交联技术、纳米复合技术等来提高pla的耐热性,而采用立构复合技术是近年来发展耐热型pla的方向。
2002年全大萍等人以辛酸亚锡为引发剂,聚乙二醇大分子为共引发剂进行丙交酯开环聚合,制备了系列聚乳酸(pla)聚乙二醇(peg)聚乳酸(pla)三嵌段共聚物。从共聚物在生理盐水中降解时特性粘度[η]、质量和热行为的变化,考察了peg分子量和丙交酯/peg(摩尔比)对共聚物降解行为的影响。结果表明,peg嵌段对共聚物的降解速率有重要影响。丙交酯/peg一定时,peg分子量越大,共聚物越容易降解;peg嵌段长度一定时,丙交酯/peg越大,共聚物降解速率越小。
聚乳酸因生物相容性好且可生物降解而广泛用于生物医学领域中的药物释放及组织修复，是一种新型功能高分子材料，应用前景极其广阔。2004年马晓妍以乳酸为起始原料,经缩聚、再解聚制得d,l-丙交酯单体,将丙交酯单体或与其它单体经开环聚合制得了聚乳酸及其共聚物,并对制得的均聚物和共聚物的降解性能进行了研究,首先以乳酸为原料，经缩聚再开环解聚制备d,l-丙交酯，以丙交酯为单体经开环聚合制得了聚乳酸及其共聚物，系统研究了各因素对丙交酯收率和纯度、聚乳酸及其共聚物结构、降解性能的影响规律目前，pla主要采用非立构选择性聚合的方法制备，即采用光活性单体/非手性催化剂的聚合体系，但此方法中活性单体的制备需要消耗大量有机溶剂，成本高，易造成环境污染，且所得的pla含少量的消旋结构，导致性能下降，而pla的立构选择性聚合则可以克服这些不足。现在最多的是采用外消旋丙交酯的开环聚合，而以d,l-乳酸为原料直接熔融聚合的研究还比较少。
d,l-丙交酯开环聚合常用的手性催化剂包括金属醇盐类、金属络合物和席夫碱基络合物等。沈之荃等用稀土化合物和卟啉铝为催化剂,控制丙交酯开环聚合所得的聚乳酸分子质量及其分布。spassky研究了d,l-丙交酯在席夫碱/烷氧基铝手性催化剂作用下的立构选择性聚合。amass等研究了l-乳酸和d,l-乳酸的亚硫酸酯酐开环聚合的立构选择性。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容：
① 以l-聚乳酸，d-聚乳酸为主要原料，进行熔融缩聚，分别得到l-聚乳酸，d-聚乳酸预聚物；
② 将得到的pla预聚物进行固相缩聚，制备立构嵌段pla；
4. 研究创新点
本项目以消旋乳酸／手性催化剂体系熔融缩聚制备PLA预聚体，再固相缩聚制备立构嵌段PLA，首次通过聚合工艺的调整，调控聚乳酸的D-和L-链段的长度和分布、光学活性、分子量等，首次制备了sb-PLA纳米微粒和熔喷纳米纤维无纺布，探讨了PLA立构络合物材料的性能与应用领域。本项目拥有完全知识产权，符合低碳经济要求和国家产业发展方向。我国具有丰富的乳酸资源，开展本项目的研究具有巨大的经济效益与社会效益。
