2.1　聚乳酸的化學結構

乳酸分子中的α碳原子連接著四個不同的基團，是一個手性不對稱碳原子，具有光學活性，因而，乳酸有左旋（L）和右旋（D）兩種構型。L型乳酸使得偏振光平面向順時針方向旋轉，而D型乳酸則是向逆時針方向旋轉。丙交酯是乳酸的環狀二聚體，有L型、D型、內消旋（meso）三種立體異構體，結構式如圖2-1所示。此外，L型和D型丙交酯的等物質的量混合物構成外消旋（rac）丙交酯。由丙交酯開環聚合制備的聚乳酸相應為聚左旋乳酸（PLLA）、聚右旋乳酸（PDLA）和聚消旋乳酸（PDLLA）。其中，PDLLA包括聚外消旋乳酸和聚內消旋乳酸，文獻中提及的PDLLA多數情況下指的是前者。等規PLLA和PDLA是半結晶性的，結晶度可達50%以上，熔點為170～180℃。間規PDLLA可以通過內消旋丙交酯的立構選擇性聚合制得，在95℃等溫結晶1h后，測得的熔點為152℃^［1］；而無規PDLLA是無定形的，不能夠結晶。等比例共混PLLA和PDLA可以得到立體絡合物（sc-PLA）結構，具有比各自均聚物更高的熔點（220～230℃）^［2］。

圖2-1　乳酸和丙交酯的立體異構體

由微生物發酵得到的乳酸主要為L型，只有極少數細菌能夠生成D型乳酸。另外，D型乳酸對人體有一定的副作用，過量攝入能引起新陳代謝紊亂。因此，商品化應用最為普遍的是PLLA。由于存在提純上的困難和聚合過程中的消旋化問題，工業化生產的聚乳酸中都含有少量的D單元。D單元的含量越高，PLLA光學純度越低，分子鏈的有序規整度也越低。D單元含量在15%～50%之間的PLLA是完全無定形聚合物，不具有結晶性。聚乳酸分子鏈構造通常為線形結構，在聚合反應中加入過氧化物、多官能團引發劑和鏈修飾劑等，可以得到星形、多臂、支化和交聯結構的聚乳酸。