【正文】 的重量損失率，以表征其降解率。表3真空條件下不同溫度聚乳酸降解的研究編號12345678溫度20℃40℃60℃80℃100℃120℃140℃160℃ 大氣條件下120℃實(shí)驗(yàn)方案 大氣環(huán)境下，不同溫度聚乳酸降解實(shí)驗(yàn)的研究方案，將聚乳酸樣品放入電熱恒溫培養(yǎng)箱中，設(shè)定溫度為120℃，每2小時(shí)依次取出樣品，準(zhǔn)確稱量聚乳酸樣品的重量，記錄數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，準(zhǔn)確稱量樣品的重量，記錄數(shù)據(jù)。放置，備用。實(shí)驗(yàn)前，將聚乳酸樣品預(yù)先在二氧化碳培養(yǎng)箱BCJ160中恒溫干燥8小時(shí)，溫度設(shè)定為60℃。研究大氣環(huán)境下，不同溫度的工藝參數(shù)對聚乳酸的降解的影響，實(shí)驗(yàn)方案見表2。根據(jù)編號依次進(jìn)行大氣環(huán)境下，不同溫度的聚乳酸降解試驗(yàn)，將聚乳酸樣品放入電熱恒溫培養(yǎng)箱中，設(shè)定不同溫度，實(shí)驗(yàn)時(shí)間均為4小時(shí)。將干燥后的聚乳酸樣品放置在真空環(huán)境下，避免纖維吸收空氣中的水分，減小實(shí)驗(yàn)誤差。表1紫外線照射時(shí)間實(shí)驗(yàn)方案編號123456時(shí)間2h4h6h8h10h12h 真空條件下實(shí)驗(yàn)方案分別稱取多份聚乳酸纖維樣品，記錄纖維的初始重量為W0，放入培養(yǎng)皿中，依次編號，將原始編號和數(shù)據(jù)依次填入表格內(nèi)。每2小時(shí)進(jìn)行一次取樣，準(zhǔn)確稱重，記錄數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)前，將聚乳酸樣品預(yù)先在二氧化碳培養(yǎng)箱BCJ160中恒溫干燥8小時(shí)，溫度設(shè)定為60℃。聚乳酸的降解條件分為3種，分別為紫外線條件、真空條件、現(xiàn)大氣條件；并且在大氣環(huán)境下特定溫度條件，不同的加熱時(shí)間的降解實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)時(shí)，對聚乳酸樣品進(jìn)行稱重，初始重量為W0。二、 實(shí)驗(yàn)部分聚乳酸纖維，注塑級，美國Nature Works化學(xué)公司FA1004N 電子天平(上海精科儀器)；PHS3C PH測試儀 （上海佑科儀器儀表有限公司）；電熱恒溫培養(yǎng)箱HPX1082MBE （上海博迅實(shí)業(yè)有限公司）；二氧化碳培養(yǎng)箱（水套紅外） BCJ160（上海博迅實(shí)業(yè)有限公司）；真空干燥箱 DZF6050 （上海申賢恒溫設(shè)備有限公司）；培養(yǎng)皿； 紫外線暗箱。展望未來，可以預(yù)見隨著人們環(huán)保意識的加強(qiáng)、研究的深入和生產(chǎn)成本的下降，聚乳酸復(fù)合材料必將從生物醫(yī)用領(lǐng)域走向通用高分子領(lǐng)域，應(yīng)用前景十分廣闊[ 6] 。加大對聚乳酸系列產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用，對解決長期以來困擾國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的“白色污染”問題有積極的作用。目前，國內(nèi)對聚乳酸的研究和開發(fā)主要處于起步階段，在國外，聚乳酸的研究開發(fā)起步較早，處于領(lǐng)先地位。聚乳酸纖維具有合成纖維的特性，介于聚酯和聚酰胺纖維之間。其制品廢棄后在土壤或海水中經(jīng)微生物作用可分解為二氧化碳和水，燃燒時(shí)，不會散發(fā)毒氣，不會造成污染，是一種完全自然循環(huán)、可持續(xù)發(fā)展的綠色環(huán)保生態(tài)纖維。綠色環(huán)保問題已成為全球關(guān)注的核心。，定性分析圖像，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。，設(shè)定時(shí)間所需時(shí)間，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后稱量樣品重量為w1。為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，對實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行必要的調(diào)試、校正。（二）研究方法及手段，選定實(shí)驗(yàn)條件，合理選擇實(shí)驗(yàn)材料，確定所需實(shí)驗(yàn)儀器。，模擬，擬化成相關(guān)變化曲線，繪制成圖，結(jié)合已有相關(guān)理論知識分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論。三、 研究思路及方案（一）研究思路，了解影響聚乳酸纖維降解的因素，針對現(xiàn)階段國內(nèi)聚乳酸相關(guān)研究現(xiàn)狀和不足之處，結(jié)合實(shí)驗(yàn)條件，確定課題研究方向?？傊?，了解PLA的降解機(jī)理，發(fā)現(xiàn)更多影響其降解的因素，將有利于新產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用。研究聚乳酸類高分子材料的降解機(jī)理和影響降解的因素，對其作為生活及醫(yī)用材料的研究和可行性應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義。國內(nèi)對PLA的研究和開發(fā)尚處于起步階段，隨著研究的深入，加大對PLA系列產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用，對解決長期以來困擾國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的白色污染問題有積極的作用。目前，全世界范圍都在倡導(dǎo)和推廣生物可降解塑料的使用?？疾炱湓诓煌瑮l件下的降解情況，可以有效的指導(dǎo)聚乳酸相關(guān)材料的開發(fā)和生產(chǎn)。本論文選取滌綸纖維做參照，研究聚乳酸纖維對陽光以及紫外線的耐受能力，用兩者的性價(jià)比來指導(dǎo)生產(chǎn)，從而達(dá)到既經(jīng)濟(jì)實(shí)用又生態(tài)環(huán)保的目的。現(xiàn)有成果對這方面的研究卻很少見，因此，研究未經(jīng)處理的纖維產(chǎn)品的耐日曬、耐紫外線程度就成為一個(gè)值得研究的課題。二、 課題的研究意義和目的（一）已有成果的不足或疏漏已有成果對如何提高滌綸長絲和聚乳酸纖維的抗紫外線性能提出了很多有效的方法，而且也生產(chǎn)出了許多高性能的產(chǎn)品，對抗紫外線產(chǎn)品在服裝的生產(chǎn)方面具有很好的實(shí)用性。相關(guān)研究表明，聚乳酸纖維具有很好的抗紫外線、耐日曬耐氣候性（PLA纖維在室外暴曬500小時(shí)后，強(qiáng)度仍可保留55%左右）的特長，而且聚乳酸纖維具有良好的可生物降解性，被廢棄后可在自然界中完全分解我水和二氧化碳。國內(nèi)方面：東華大學(xué)化纖工程研究中心研制出化纖級抗紫外線超微粉體和母粒；山東巨龍化工公司將紫外線吸收劑和屏蔽劑合理配合，研制成功用于棉織物的抗紫外的線整理劑；廈門華普高技術(shù)產(chǎn)業(yè)有限公司開發(fā)的納米級陶瓷棉紡織品，同時(shí)具有抗紫外線、抗菌及遠(yuǎn)紅外保溫功能[36]；上海交通大學(xué)的科研人員采用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的納米氧化鈦與聚酯原位聚合使材料的力學(xué)、熱學(xué)性能得到了較大提高，在280～400 nm 波段紫外線屏蔽率大于 95%，紫外線透過率小于3%[37]。2. 已有的研究成果國際上抗紫外線紡織品始于90年代初， 以澳大利亞為代表的地處低緯度、日照較強(qiáng)的國家，率先開發(fā)抗紫外線紡織品對人體進(jìn)行防護(hù)，并使抗紫外線紡織品進(jìn)入了商品化階段[35]。然而，聚乳酸纖維本身就是一種優(yōu)良的防紫外線纖維，而且可自然降解，在紫外線的長期照射下，其斷裂比強(qiáng)度和斷裂伸長率均變化不大[33]。是指在合成纖維生產(chǎn)過程中摻入二氧化鈦、氧化鋅、滑石粉、陶土、碳酸鈣等無機(jī)添加劑，或者有機(jī)防紫外線添加劑來達(dá)到耐紫外線的目的[31]，用共混、芯硝等方法紡絲，使滌綸纖維具有耐紫外線的功能。經(jīng)過幾年的發(fā)展，我國現(xiàn)在的抗紫外線品種有滌綸短纖維、POY、FDY、DTY等品種，部分產(chǎn)品的紫外線阻擋率可達(dá)94%～98%[30]。在2002 年我國上海華源股份有限公司與美國CDP公司合作，成為國內(nèi)第一家實(shí)現(xiàn)工業(yè)化開發(fā)聚乳酸纖維產(chǎn)品的化纖企業(yè)。由于滌綸在20世紀(jì)50年代就開始了工業(yè)化生產(chǎn)，且產(chǎn)量居三大合成纖維之首，所以，最初的抗紫外線纖維就以滌綸為研究對象。這樣一來，就要求構(gòu)成織物的紗線具有一定的防紫外線性能，以此來減少紫外線的輻射[25]。 聚乳酸纖維的抗紫外線研究 國內(nèi)外發(fā)展的歷史及現(xiàn)狀全球氣候變暖，尤其夏季紫外線照射強(qiáng)烈，而人們穿著較薄、衣服顏色較淺，這很容易對人體皮膚造成傷害，嚴(yán)重者還可能導(dǎo)致皮膚癌的發(fā)生[24]。將醋酸纖維素膜在UV照射下進(jìn)行微生物酶的降解，其質(zhì)量損失率可提高37%，表明UV照射對生物降解性有大的影響[ 22]。實(shí)驗(yàn)表明M g2+ 、Zn2+ 和Ca2+ 這3種金屬離子對PLA 的生物降解速度為:Ca2+﹥Mg2+﹥Zn2+﹥普通土壤提取液。因此改良表面的親水性是聚乳酸在組織工程方面應(yīng)用的研究重點(diǎn)之一。共混改性中，填料的親水性在聚合物的水解過程中起決定作用，填料的親水性越好，水解降解越顯著。這些都充分證明環(huán)境濕度增大，分子活性增強(qiáng)，加快降解速度。觀測發(fā)現(xiàn)PLA 表面在水環(huán)境中比在真空條件下有更低的玻璃熔融溫度。環(huán)境濕度越大，溫度越高，水解就越快，降解時(shí)間便越短。聚乳酸酯的水解速度與環(huán)境溫濕度條件有很大關(guān)系。 濕度的影響由于聚乳酸酯在降解機(jī)理上存在的特殊性，它的降解總是必須先行水解，并在水解至一定程度后方可以進(jìn)行酶解。聚乳酸在磷酸緩沖液中的降解，雖然生成羧基使溶液酸性增加，但是由于磷酸緩沖液可以保持溶液的pH在一個(gè)恒定的范圍內(nèi)，因此降解較慢。馬曉妍等[18] 的研究發(fā)現(xiàn)，聚乳酸在去離子水、 /L鹽酸溶液、pH 、從快到慢的順序?yàn)? 堿液﹥酸液﹥?nèi)ルx子水﹥緩沖液。 PH的影響聚乳酸類聚合物的化學(xué)降解是在酸性條件下，由于氫離子的作用是酯鍵斷開引起的，因此溶液的pH 是影響聚乳酸及其共聚物降解的又一因素。分子量低了，端基數(shù)目增多，是直接加速其降解的原因之一。 等人[16] 認(rèn)為: 共聚物的分子量和聚合度分布性顯著影響材料的水解速度。 分子量的影響對于不同分子量的聚合物，在相同降解時(shí)間和相同降解環(huán)境下，分子量較高的降解相對較慢， 分子量低的降解相對較快。純晶體PLLA 的酶降解優(yōu)先出現(xiàn)在晶體邊緣而不是排列整齊的表面，而堿性水解同時(shí)侵蝕晶體邊緣和表面。Yo shihiro Kikkaw a 等[14]用不可結(jié)晶的和可結(jié)晶的兩種類型的聚乳酸來做實(shí)驗(yàn)的試樣，研究它們在K蛋白酶緩沖液中的降解。但也有人認(rèn)為結(jié)晶度的增加是由于無定型區(qū)的水解使得剩余樣品中結(jié)晶相的比例增加的原因。無定型的PLLA PDLA 共聚物的降解速率比部分結(jié)晶的PLLAPDLA 的快的多，這可以認(rèn)為是鏈的排列分布不同導(dǎo)致的， 反映出K 蛋白酶對聚乳酸的結(jié)晶度具有很高的敏感度。在K蛋白酶降解3 種混合共聚物的實(shí)驗(yàn)中，可以得出結(jié)論，K 蛋白酶優(yōu)先降解LL、LD、D L， 不降解DD的共聚物。McCarthy[ 6] 的研究小組用K蛋白酶在PLLA 降解方面做了大量的研究。另外，NH2能和加速水解降解的酸性基團(tuán)配位，可能也是導(dǎo)致降解速度降低的原因之一。[ 4] 等合成了不同端基(胺基、氯?；Ⅳ然土u基) 的聚乳酸，并對其降解性進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)NH2PLA、ClPLA 比COOHPLA、OHPLA的降解速度較慢，說明NH2PLA和ClPLA有一定的抗水解性能。[ 12] 通過添加檸檬酸三乙酯改變PLLA 的多孔性可以控制PLLA 的降解時(shí)間，而且沒有破壞聚合物的生物適應(yīng)性。如PLGA 共聚物[ 11]，PEG的引入不但提高了PLA 的親水性，降低了其結(jié)晶度，使聚合物的降解速度加快，同時(shí)還賦予材料新的特性和功能。Li 等人[10] 報(bào)道隨著極性端基數(shù)目的增加降解速度呈上升趨勢，由于含支化結(jié)構(gòu)的聚合物具有較低的結(jié)晶度和較多的末端基，因此這同樣可以解釋相同分子量的星形結(jié)構(gòu)的比線性結(jié)構(gòu)的聚乳酸降解快的道理。本身有部分酸性成份的聚合物比放在酸性環(huán)境中的聚合物的降解速率要快，這說明聚合物本身的結(jié)構(gòu)比降解的自然環(huán)境更重要。 聚乳酸纖維的降解影響因素高分子材料生物降解機(jī)理是非常復(fù)雜的，且影響其降解的因素更加繁多，其中:分子結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度、分子量、pH 值等因素對其降解具有較顯著的影響作用，以下就這些因素對聚乳酸的降解的影響作詳細(xì)闡述。隨后Ashley和McGinit y[8] 證實(shí)， D， L聚乳酸可以被K蛋白酶降解。聚乳酸及其共聚物由于主鏈上含有酯鍵，可以被酯酶加速降解。因此， 聚乳酸酯的酶降解過程是間接的。水解到一定程度，方可以進(jìn)一步在酶的作用下新陳代謝，使降解過程得以完成。聚乳酸的酶催化降解和纖維素等天然聚合物的降解是不同的。有些研究認(rèn)為降解時(shí)不僅發(fā)生酯鍵的自由水解斷裂， 末端基也起著重要的作用，降解生成的羧基末端基對水解的自催化現(xiàn)象就是證明[ 4] 。簡單水解降解是水分子攻擊聚乳酸分子中的酯鍵，使其分解為羧酸和醇的反應(yīng)，是酯化反應(yīng)的逆反應(yīng)。聚乳酸的降解， 一般認(rèn)為主要方式為本體降解，即以第1 種方式降解[1] 。人體可吸收生態(tài)性 聚乳酸纖維具有無毒、防毒和抗菌作用，它的人體可吸收性在醫(yī)學(xué)上開發(fā)了免拆手術(shù)縫合線。 聚乳酸纖維的特殊性能生物可降解性 （綠色環(huán)保性） 聚乳酸纖維及其共聚物有良好的生物降解性，在土壤、淤泥、海水等具有一定溫濕度的自然環(huán)境中，PLA 纖維首先開始水解，降低聚合度，分解為CO2 和H2O，二者通過光合作用，又可變成乳酸的原料—淀粉。 聚乳酸纖維的熱學(xué)和光學(xué)性能聚乳酸纖維具有良好的耐熱性，并且極限氧指數(shù)是常用纖維中最高的，它的發(fā)煙量少，在燃燒中只有輕微的煙霧釋放；聚乳酸雖不屬非燃燒性的聚合物，但是與滌綸和棉相比更易自熄，且放出的熱量少，引起火災(zāi)的危險(xiǎn)性小。聚乳酸纖維的比重小于滌綸，大于錦綸6，因此聚乳酸纖維的制成品比較輕盈。聚乳酸的降解可分為簡單水解降解和酶催化水解降解2種。其制品廢棄后在土壤或海水中經(jīng)微生物作用可分解為二氧化碳和水，燃燒時(shí)，不會散發(fā)毒氣，不會造成污染，是一種完全自然循環(huán)、可持續(xù)發(fā)展的綠色環(huán)保生態(tài)纖維。綠色環(huán)保問題已成為全球關(guān)注的核心。用玉米等天然原料加工聚乳酸產(chǎn)品對綜合利用資源、減少環(huán)境污染具有重要的意義和開發(fā)價(jià)值，因而受到了廣泛的關(guān)注。用玉米加工乳酸的工藝流程如下：玉米→玉米淀粉→微生物發(fā)酵→乳酸目前乳酸聚合主要采用丙交醞法，又稱兩步法，其生產(chǎn)工序?yàn)椋旱谝徊綄⑷樗崦撍h(huán)化制成丙交醋；第二步將丙交酷開環(huán)聚合制得聚乳酸。乳酸的生產(chǎn)主要有兩條路線，一是石油原料合成法，另一個(gè)是發(fā)酵法。 atmospheric environment。 ultraviolet light?！娟P(guān)鍵詞】 聚乳酸纖維；紫外線；真空；大氣環(huán)境；降解率Research on Degradation of PLA Fiber in Diffirent Environmental C0nditionsAbstracts: With the development of industrial， the ozone layer have been destructed and the surface of the sun gradually increase the amount of ultraviolet radiation on people39。本課題研究了聚乳酸纖維在紫外線、真空以及大氣環(huán)境下的降解情況，主要研究在特定環(huán)境溫度下對聚乳酸纖維的降解的影響。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）主要內(nèi)容： 開題報(bào)告 一、聚乳酸纖維研究領(lǐng)域概論 二、課題研究意義及目的 （一）已有成果的疏漏和不足 （二）觀點(diǎn)及論文題目 （三）選題的目的和意義 三、研究思