鄭 文，張建綱，劉 雄，龔 磊，陳世昌，包建娜，張先明，陳文興

(1.浙江理工大學(xué)紡織纖維材料與加工技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，杭州 310018；2.揚(yáng)州惠通科技股份有限公司，江蘇揚(yáng)州 225000)

聚乳酸作為一種生物可降解材料，能夠替代目前不可降解塑料，極大減少塑料對(duì)環(huán)境的污染，引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注[1-2]。此外，聚乳酸具有良好的熱加工性、生物相容性和降解性，使用后不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。其物理和機(jī)械性能易于調(diào)整，可以取代多種傳統(tǒng)石油基塑料，用途十分廣泛[3-6]。工業(yè)上聚乳酸的生產(chǎn)可以通過乳酸直接縮聚和丙交酯開環(huán)聚合兩種不同的方式進(jìn)行[7]。由于乳酸、水和低聚物之間存在平衡，乳酸水溶液直接縮聚成高分子量的聚乳酸較為困難[8]。一般高品質(zhì)的聚乳酸主要是通過立體異構(gòu)專一性的高純度左旋(L-)或右旋(D-)丙交酯開環(huán)聚合制得。

丙交酯是由L/D-乳酸低聚物解聚生成的環(huán)狀二聚體，具有L-丙交酯、D-丙交酯和內(nèi)消旋(meso-)丙交酯3種異構(gòu)體[9]。在生產(chǎn)制備過程中，L/D-丙交酯會(huì)受到催化劑、高溫和反應(yīng)時(shí)間等因素的影響，易導(dǎo)致最終產(chǎn)品中含有大量的meso-丙交酯[10]。由于3種異構(gòu)體的性質(zhì)相近且具有熱敏性、高凝點(diǎn)和高沸點(diǎn)等特性，L/D-丙交酯的提純精制過程相當(dāng)困難。為了提高L-或D-丙交酯的純度，減少meso-丙交酯的含量，通常需采用精餾、熔融結(jié)晶和溶劑結(jié)晶等提純工藝，最終會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的收率減小，生產(chǎn)成本增大。這是當(dāng)前影響丙交酯品質(zhì)和收率的重要因素，也是丙交酯制備工藝的重點(diǎn)和難點(diǎn)[11]。

丙交酯的性質(zhì)決定了聚乳酸的分子量及產(chǎn)品的最終性能。在反應(yīng)過程中，meso-丙交酯進(jìn)入L/D-丙交酯的開環(huán)聚合階段會(huì)影響聚乳酸的分子量、結(jié)晶性能、力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性[12]。當(dāng)前，有研究者制備了meso-丙交酯與L-丙交酯的共聚物，并研究了不同共聚組成的無規(guī)共聚物的結(jié)晶動(dòng)力學(xué)及微觀結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)共聚物與純聚左旋乳酸(PLLA)相比，其結(jié)晶速度與結(jié)晶能力降低[13]。然而，這些研究所制備的共聚物是以高光純的meso-丙交酯為單體和L-丙交酯共聚，與實(shí)際工業(yè)化生產(chǎn)L-丙交酯過程中所產(chǎn)生的meso-丙交酯的性質(zhì)相差甚遠(yuǎn)。了解實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中得到的meso-丙交酯與L-丙交酯的開環(huán)聚合反應(yīng)和結(jié)晶動(dòng)力學(xué)對(duì)指導(dǎo)聚乳酸制備工藝及應(yīng)用具有重要意義。

因此，為研究工業(yè)化生產(chǎn)中L-丙交酯和meso-丙交酯的聚合反應(yīng)及產(chǎn)物性能，本文通過對(duì)L-丙交酯進(jìn)行高溫?zé)崽幚碇苽涓臃瞎I(yè)生產(chǎn)的meso-丙交酯(在制備過程中產(chǎn)生)，并以此為聚合單體，探究L-丙交酯和meso-丙交酯的開環(huán)聚合反應(yīng)，并對(duì)共聚物的分子量、化學(xué)結(jié)構(gòu)、熱性能和結(jié)晶性能進(jìn)行分析，為丙交酯的生產(chǎn)及其聚合工藝提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論指導(dǎo)。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

十二醇，純度大于99%，梯希愛(上海)化成工業(yè)發(fā)展有限公司；L-丙交酯，純度大于99%，荷蘭普拉克公司；辛酸亞錫(Sn(Oct)2)，純度不小于95%，西格瑪奧德里奇(上海)貿(mào)易有限公司；氘代氯仿-d，純度大于99.8%，阿拉丁試劑(上海)有限公司；乙酸乙酯(分析純)、三氯甲烷(分析純)、甲醇(分析純)和四氫呋喃(色譜純)，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 試樣制備

1.2.1 L-丙交酯提純

為了去除meso-丙交酯、乳酸和低聚物等雜質(zhì)對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾，采用重結(jié)晶法提純購(gòu)得的L-丙交酯。用500 mL潔凈燒杯稱取250 g的L-丙交酯，倒入約200 mL乙酸乙酯，置于加熱磁力攪拌器上溶解15 min，設(shè)置溫度為170℃。之后，低溫下冷卻5～8 h，再將固體搗碎抽濾。重復(fù)操作2～3次后，放入真空烘箱中60 ℃干燥至恒重。

1.2.2 L-丙交酯熱處理

根據(jù)丙交酯在高溫下會(huì)發(fā)生消旋化、結(jié)焦碳化的性質(zhì)，參考文獻(xiàn)[14]報(bào)道的合成方法，對(duì)L-丙交酯進(jìn)行高溫?zé)崽幚?，以此來制備出更加符合工業(yè)生產(chǎn)的在過程中產(chǎn)生的meso-丙交酯。將30 g的L-丙交酯裝入50 mL圓底燒瓶并置于馬弗爐中，在 270 ℃ 下熱處理2 h后備用。

1.2.3 L-丙交酯/meso-丙交酯的反應(yīng)

采用開環(huán)聚合的方法，制備L-丙交酯與meso-丙交酯的共聚酯，引發(fā)劑為十二醇，催化劑為 Sn(Oct)2。共聚酯的分子量是通過丙交酯與十二醇的投料比來調(diào)控的，其合成反應(yīng)方程式如下圖1所示。根據(jù)(n(meso-丙交酯)/[n(meso-丙交酯)+n(L-丙交酯)])的摩爾比，加入摩爾分?jǐn)?shù)為0，0.3%，1.0%，1.5%，2.0%，5.0%的meso-丙交酯，所得產(chǎn)物分別記為PLLA，PLA-0.3%，PLA-1.0%，PLA-1.5%，PLA-2.0%，PLA-5.0%。共聚酯(設(shè)計(jì)數(shù)均分子量為100 kg/mol)的具體合成過程如下：將裝有30.0 g L-丙交酯 和meso-丙交酯，0.056 g十二醇和0.09 g Sn(Oct)2的圓底燒瓶置于60 ℃油浴鍋中，真空條件下干燥1 h。在氬氣保護(hù)下，將油浴溫度升至130 ℃反應(yīng)5 h。之后，加入適量三氯甲烷將反應(yīng)混合物溶解，并于大量冰甲醇中沉淀。所得固體在 60 ℃ 下真空干燥 24 h，得到共聚酯產(chǎn)物。

圖1 L-丙交酯與meso-丙交酯的開環(huán)聚合

2 測(cè)試與表征

2.1 氣相色譜(GC)測(cè)試

熱處理后的L-丙交酯的光學(xué)純度是通過島津氣相色譜儀GC-2014測(cè)試的。以氦氣為載氣，柱箱的溫度為150℃，進(jìn)樣口的溫度為220 ℃。將樣品(5 mg)溶解在丙酮(2 mL)中，并注入1 mL等份溶液。通過與純物質(zhì)的峰進(jìn)行比較，確定熱處理樣品中meso-、D-、L-丙交酯和低聚物含量。

2.2 化學(xué)結(jié)構(gòu)測(cè)試

使用Bruker 400核磁共振波譜儀研究樣品的化學(xué)結(jié)構(gòu)。在室溫下，將5～7 mg范圍內(nèi)的干燥樣品溶解在約0.5 mL氘代氯仿(CDCl3)溶劑中，測(cè)試得到樣品的1H-NMR譜圖，借助氘代氯仿的峰位進(jìn)行化學(xué)位移的校正。內(nèi)標(biāo)物選取四甲基硅烷(TMS)。

共聚產(chǎn)物的傅里葉變換紅外光譜(FTIR)由光譜儀使用溴化鉀壓片測(cè)量。將干燥的粉末樣品在室溫下與溴化鉀顆粒充分研磨并壓成薄片，裝入光譜儀腔室進(jìn)行測(cè)試，得到樣品的紅外光譜圖。光譜儀的分辨率設(shè)置為2 cm-1，測(cè)量的波數(shù)范圍設(shè)置為500～4 000 cm-1，掃描次數(shù)設(shè)置為32次。

2.3 分子量測(cè)試

采用凝膠色譜法測(cè)量共聚產(chǎn)物的分子量和分子量分布。以四氫呋喃為流動(dòng)相，流速設(shè)置為 1.0 mL/min。將樣品溶于色譜級(jí)的四氫呋喃溶劑中，配制成濃度為3 mg/mL的待測(cè)溶液。之后，通過配有兩個(gè)PL-gel mix C作為色譜柱、1 525作為色譜泵和2 414作為檢測(cè)器的Waters凝膠滲透色譜儀測(cè)定。儀器校正的標(biāo)樣為聚苯乙烯(PS)。

2.4 熱性能測(cè)試

通過配有huber TC100作為制冷設(shè)備的Mettler-Toledo差示掃描量熱儀DSC 3研究共聚產(chǎn)物的熱行為。將5～7 mg范圍內(nèi)的樣品放入40 μL密封鋁坩堝中，并用打孔蓋子密封，以便在測(cè)試過程中放出氣體。在第一次加熱過程中，樣品以10 ℃/min的加熱速率從25 ℃加熱到200 ℃，并在200 ℃下穩(wěn)定 3 min。然后，將樣品以10 ℃/min的冷卻速率從200 ℃冷卻至0 ℃并停留5 min。在第二次加熱過程中，樣品再以10 ℃/min的加熱速率從0 ℃加熱至200 ℃。樣品在測(cè)試過程中用干燥氮?dú)庖?50 mL/min 的流速吹掃。

在等溫結(jié)晶過程中，將5～7 mg范圍內(nèi)的共聚產(chǎn)物放入打孔鋁坩堝中，然后裝入差示掃描量熱儀的腔室。樣品以10 ℃/min的加熱速率從25 ℃加熱到200 ℃，并在200 ℃下穩(wěn)定3 min。然后，將樣品以100 ℃/min的冷卻速率從200 ℃冷卻至結(jié)晶溫度(80、90、100、110、120、130 ℃)，使樣品完全結(jié)晶。之后，再以10 ℃/min的加熱速率加熱至 200 ℃，使樣品熔融。樣品在測(cè)試過程中用干燥氮?dú)庖?50 mL/min 的流速吹掃。

通過Mettler-Toledo熱重分析儀TGA/DSC 1研究共聚產(chǎn)物的熱穩(wěn)定性。將5～7 mg范圍內(nèi)的干燥樣品裝入氧化鋁坩堝中，在流速為50 mL/min氮?dú)鈿夥障聹y(cè)試。樣品以10 ℃/min的加熱速率從25 ℃加熱到400 ℃進(jìn)行測(cè)試分析。

2.5 XRD測(cè)試

通過Burker二維X射線衍射儀D8 Discover測(cè)量了聚乳酸的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。將干燥的樣品制成粉末平鋪在測(cè)量槽內(nèi)，測(cè)試得到樣品的XRD曲線。將儀器的掃描模式設(shè)置為2θ/θ型，測(cè)試波長(zhǎng)設(shè)置為0.154 nm，測(cè)試電流設(shè)置為40 mA，測(cè)試電壓設(shè)置為40 kV。每個(gè)樣品分別在衍射角2θ為20°、40°和60°下掃描70 s，測(cè)試的有效掃描時(shí)間為210 s。

3 結(jié)果與討論

3.1 L-丙交酯/meso-丙交酯的開環(huán)聚合及產(chǎn)物結(jié)構(gòu)表征

目前，通過調(diào)控乳酸低聚物的分子量、催化劑及聚合裂解工藝，粗丙交酯中meso-丙交酯的摩爾分?jǐn)?shù)都在5.0%以下。在Sn(Oct)2的催化作用下，以十二醇為引發(fā)劑，將L-丙交酯與meso-丙交酯(0～5.0%)在130 ℃下進(jìn)行開環(huán)聚合制備聚乳酸共聚物(設(shè)計(jì)分子量為100 kg/mol)。采用GPC測(cè)試了聚乳酸共聚物的數(shù)均分子量(記為Mn,GPC)、重均分子量(記為Mw,GPC)及分子量分布(記為PDI)。GPC曲線如圖2所示，共聚物的分子量信息在表1中示出。當(dāng)meso-丙交酯的摩爾分?jǐn)?shù)控制在5.0%以內(nèi)時(shí)，聚合反應(yīng)均可以得到白色粉末或絮狀產(chǎn)物，表明meso-丙交酯的摩爾分?jǐn)?shù)控制在5.0%以內(nèi)時(shí)，二者可以成功開環(huán)聚合制備聚乳酸共聚物。以 L-丙交酯為聚合單體時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物的Mn,GPC和Mw,GPC分別為96.6 kg/mol和174.8 kg/mol；相同條件下相應(yīng)聚乳酸共聚物的Mn,GPC為25～60 kg/mol，Mw,GPC為30～95 kg/mol。但隨著meso-丙交酯的摩爾分?jǐn)?shù)的增加，共聚物的Mn,GPC和Mw,GPC顯著下降，表明聚合能力降低。由 圖2 可知，雖然聚乳酸共聚物的GPC曲線呈現(xiàn)雙峰，但PDI均小于1.8，表明meso-丙交酯的存在并不會(huì)顯著影響聚合物的分子量分布均一性。

圖2 不同meso-丙交酯摩爾分?jǐn)?shù)的PLA共聚物的GPC曲線

表1 共聚產(chǎn)物分子量

將分別含有0、1.5%、5.0% meso-丙交酯的共聚產(chǎn)物進(jìn)行化學(xué)結(jié)構(gòu)分析。圖3為共聚產(chǎn)物的1H NMR譜圖，化學(xué)位移δ=0.00和δ=7.26處分別是TMS和氘代氯仿的峰。δ=5.15處的四重峰(強(qiáng)度1∶3∶3∶1)和δ=1.57處的二重峰(強(qiáng)度1∶1)分別歸屬于聚乳酸鏈上的次甲基(—CH)和甲基(—CH3)的特征峰，峰積分面積的比值為1∶3，與文獻(xiàn)[15]中丙交酯開環(huán)聚合的產(chǎn)物結(jié)構(gòu)一致。在1H NMR譜圖中，共聚產(chǎn)物的重復(fù)單元中的次甲基質(zhì)子峰與端基上的次甲基質(zhì)子峰的積分面積之比可以估算PLA共聚產(chǎn)物的數(shù)均分子量(記為Mn,NMR)。PLA共聚物得到的Mn,NMR為32～62 kg/mol，與GPC得到的分子量相接近。

圖3 不同meso-丙交酯摩爾分?jǐn)?shù)的PLA共聚物的核磁共振氫譜

圖4為PLA共聚物的紅外光譜圖，在 3 507 cm-1處出現(xiàn)的較弱的寬峰是由羥基(—OH)導(dǎo)致的，說明丙交酯開環(huán)聚合產(chǎn)物的末端羥基的存在；在 2 997、1 456 cm-1處的峰屬于甲基(—CH3)的特征峰，在2 946、1 385 cm-1處的峰屬于次甲基(—CH)的特征峰，表明共聚產(chǎn)物中含有甲基和次甲基基團(tuán)；在1 758 cm-1處顯示出羰基(C=O)的伸縮振動(dòng)峰，在1 213、1 092 cm-1處有C—O—C的伸縮振動(dòng)峰，證明有酯基的存在。這些表明，在含有0～5.0% meso-丙交酯時(shí)，L-丙交酯可以成功進(jìn)行開環(huán)聚合制備得到聚乳酸共聚物。

圖4 不同meso-丙交酯摩爾分?jǐn)?shù)的PLA共聚物的紅外光譜

3.2 L-丙交酯/meso-丙交酯開環(huán)聚合產(chǎn)物的熱穩(wěn)定性

為了檢測(cè)L-丙交酯與meso-丙交酯開環(huán)聚合產(chǎn)物的熱性能，在后續(xù)結(jié)晶過程中是否發(fā)生熱降解，測(cè)試了PLA共聚物的熱穩(wěn)定曲線。圖5分別為產(chǎn)物的TG曲線和DTG曲線。TG曲線表明所有樣品的初始降解溫度都在215 ℃以上，遠(yuǎn)高于結(jié)晶過程中的熔融溫度。由DTG曲線可知，與PLLA樣品相比，PLA共聚物的最大分解溫度隨著meso-丙交酯摩爾分?jǐn)?shù)的增加而逐漸降低，PLA-5.0%的最大分解溫度最低，為267 ℃。

圖5 不同meso-丙交酯摩爾分?jǐn)?shù)的PLA共聚物的熱穩(wěn)定曲線

含不同meso-丙交酯摩爾分?jǐn)?shù)的PLA共聚物的T5%曲線如圖6所示，當(dāng)meso-丙交酯的摩爾分?jǐn)?shù)為0時(shí)，PLLA樣品的T5%最高，為248 ℃；隨著meso-丙交酯摩爾分?jǐn)?shù)的增加，PLA共聚物的熱性能下降，含5.0% meso-丙交酯的PLA共聚物的T5%最低，為219 ℃。由此可知，meso-丙交酯的存在降低了PLA共聚物的熱穩(wěn)定性能。

圖6 不同meso-丙交酯摩爾分?jǐn)?shù)的PLA共聚物的T5%曲線

3.3 L-丙交酯/meso-丙交酯開環(huán)聚合產(chǎn)物的結(jié)晶動(dòng)力學(xué)

采用DSC研究了PLA共聚物的結(jié)晶和熔融行為，并與純PLLA形成對(duì)比。基于DSC曲線，計(jì)算了共聚產(chǎn)物的熱力學(xué)參數(shù)。如表2所示，Tg為共聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、Tcc為結(jié)晶溫度、ΔHcc為結(jié)晶焓、Tm為熔融溫度、ΔHm為熔融焓。圖7為熔融淬火后的共聚物在升溫過程中的DSC曲線。所有PLA共聚物均可觀察到玻璃化轉(zhuǎn)變，結(jié)晶及熔融現(xiàn)象。隨著meso-丙交酯含量的增加，共聚物的Tg和Tm(選擇低溫度區(qū)域的熔融峰)均有所降低。由于降溫速率較快，PLA共聚物在降溫階段結(jié)晶未完全，故在二次升溫的程序中出現(xiàn)冷結(jié)晶放熱峰。雖然不同共聚組成的PLA在90～130 ℃和130～180 ℃ 溫度區(qū)間內(nèi)呈現(xiàn)結(jié)晶峰和熔融峰，但與相應(yīng)純PLLA相比，冷結(jié)晶峰明顯向高溫區(qū)域移動(dòng)，結(jié)晶和熔融峰面積顯著減小。

圖7 不同meso-丙交酯摩爾分?jǐn)?shù)的PLA共聚物的DSC曲線

由表2中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)meso-丙交酯的摩爾分?jǐn)?shù)從0.3%增加至5.0%時(shí)，PLA共聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度從55 ℃降低至50 ℃，熔融焓由 47.8 J/g 降低至4.2 J/g。由于meso-丙交酯破壞了分子鏈的規(guī)整性，從而導(dǎo)致PLA共聚物的結(jié)晶度下降。此外，共聚物熔點(diǎn)的改變較為顯著，純PLLA的熔點(diǎn)約為169.6 ℃，引入摩爾分?jǐn)?shù)為5.0%的meso-丙交酯后降低至144.4 ℃。冷結(jié)晶溫度由115.4 ℃升高至124.2 ℃，表明meso-丙交酯的引入使共聚物的結(jié)晶速率下降。

表2 熔融淬火后的樣品在非等溫結(jié)晶中的熱力學(xué)性質(zhì)

3.4 L-丙交酯/meso-丙交酯開環(huán)聚合產(chǎn)物的等溫結(jié)晶

圖8為PLLA和PLA-1.5%在不同Tc下等溫結(jié)晶的DSC曲線。通過DSC曲線得到結(jié)晶放熱峰所對(duì)應(yīng)峰值(tp)，其對(duì)Tc的函數(shù)曲線如圖9所示。這兩組數(shù)據(jù)之間的差異會(huì)受到分子量的影響，具有較高的分子量的聚合物顯示較慢的結(jié)晶動(dòng)力學(xué)。然而，與分子量較大的純PLLA相比，PLA-1.5%共聚酯的結(jié)晶峰變寬，結(jié)晶速率較慢，表明meso-丙交酯的存在使tp顯著增加。純PLLA在Tc為80～130 ℃ 結(jié)晶后的tp值范圍為2.6～7.8 min，PLA-1.5% 共聚酯的值增加至7.1～24.9 min。PLLA在90 ℃結(jié)晶后的tp為7.8 min，而 PLA-1.5% 的tp為18.9 min。隨著meso-丙交酯摩爾分?jǐn)?shù)的增加，共聚物的結(jié)晶速率非常明顯地降低。純PLLA在結(jié)晶溫度為100 ℃時(shí)，tp最小，約 2.6 min，因而結(jié)晶速率最快，這與文獻(xiàn)報(bào)道的結(jié)果相符[16]。PLA共聚酯的最佳結(jié)晶溫度與純PLLA一致。

圖8 PLLA和PLA-1.5%在不同Tc下等溫結(jié)晶的DSC曲線

圖9 PLLA和PLA-1.5%的tp曲線

3.5 L-丙交酯/meso-丙交酯開環(huán)聚合產(chǎn)物的熔融行為

圖10 PLLA和PLA-1.5%在不同Tc下等溫結(jié)晶后的DSC升溫曲線

圖11 PLLA和PLA-1.5%共聚物的結(jié)晶度曲線

圖12 PLLA和PLA-1.5%共聚物的熔點(diǎn)曲線

由圖11和圖12可知，隨著Tc的增加，由于在較高的結(jié)晶溫度結(jié)晶更為完善，PLLA和 PLA-1.5% 共聚酯的Tm和Xc均增加。此外，與純PLLA相比，PLA-1.5%共聚酯的Tm和Xc增加的趨勢(shì)相對(duì)較緩，這是由于meso-丙交酯的加入會(huì)抑制有序、完美結(jié)晶體的形成。

3.6 L-丙交酯/meso-丙交酯開環(huán)聚合產(chǎn)物的結(jié)晶結(jié)構(gòu)

通過XRD測(cè)試，研究了L-丙交酯與meso-丙交酯開環(huán)聚合產(chǎn)物的晶體結(jié)構(gòu)。由圖13可知，衍射角2θ在10°～25°區(qū)間內(nèi)共聚物有多個(gè)明顯的衍射峰。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道的結(jié)果，XRD曲線中15.0°、16.5°、19.2°和22.5°位置處的衍射峰分別屬于聚乳酸α晶型中的(010)、(110)、(200)、(203)和(015)晶面[18]。與純PLLA相比，隨著meso-丙交酯摩爾分?jǐn)?shù)的增加，PLA特征衍射峰的強(qiáng)度顯著降低。表明大分子鏈有序化程度較低，PLA的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)中增加了無定形部分。從XRD曲線圖中可以看出，隨著meso-丙交酯摩爾分?jǐn)?shù)的增加，PLA特征衍射峰的衍射角度沒有發(fā)生改變且未添加新的衍射峰，表明meso-丙交酯不會(huì)改變PLA的晶體結(jié)構(gòu)。

圖13 不同meso-丙交酯摩爾分?jǐn)?shù)的PLA共聚物的XRD曲線

4 結(jié) 論

由于丙交酯工業(yè)化生產(chǎn)過程中內(nèi)消旋化嚴(yán)重，得到L-丙交酯中存在一定含量的meso-丙交酯，為了研究其對(duì)L-丙交酯開環(huán)聚合反應(yīng)及產(chǎn)物性能的影響，以L-丙交酯和meso-丙交酯為單體進(jìn)行開環(huán)聚合反應(yīng)，并對(duì)聚乳酸共聚物的相對(duì)分子質(zhì)量、化學(xué)結(jié)構(gòu)、熱性能和結(jié)晶性能進(jìn)行分析，得出的主要結(jié)論如下：

a)在含有0～5.0% meso-丙交酯的條件下，L-丙交酯可以成功進(jìn)行開環(huán)聚合得到聚乳酸共聚物且meso-丙交酯的存在并不會(huì)顯著影響聚合物的分子量分布均一性。

b)隨著meso-丙交酯含量的增加，共聚物的分子鏈規(guī)整性降低且結(jié)晶區(qū)域?qū)αⅢw異構(gòu)體有顯著的排斥作用，導(dǎo)致共聚物的結(jié)晶速度與結(jié)晶能力下降，共聚物的熱分解溫度、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、熔點(diǎn)和熔融焓等熱性能參數(shù)均顯著降低。

c)與PLLA相比，共聚物的Tm和Xc隨Tc增加而增加的趨勢(shì)相對(duì)較緩。共聚物的結(jié)晶峰變寬，顯示出較慢的結(jié)晶動(dòng)力學(xué)。共聚酯的最佳結(jié)晶溫度與PLLA一致，均在100 ℃左右。

d)meso-丙交酯會(huì)使共聚物大分子鏈的有序化程度降低，但meso-丙交酯的加入不會(huì)改變PLA的晶體結(jié)構(gòu)。