2.1　聚乳酸的化学结构

乳酸分子中的α碳原子连接着四个不同的基团，是一个手性不对称碳原子，具有光学活性，因而，乳酸有左旋（L）和右旋（D）两种构型。L型乳酸使得偏振光平面向顺时针方向旋转，而D型乳酸则是向逆时针方向旋转。丙交酯是乳酸的环状二聚体，有L型、D型、内消旋（meso）三种立体异构体，结构式如图2-1所示。此外，L型和D型丙交酯的等物质的量混合物构成外消旋（rac）丙交酯。由丙交酯开环聚合制备的聚乳酸相应为聚左旋乳酸（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内消旋乳酸，文献中提及的PDLLA多数情况下指的是前者。等规PLLA和PDLA是半结晶性的，结晶度可达50%以上，熔点为170～180℃。间规PDLLA可以通过内消旋丙交酯的立构选择性聚合制得，在95℃等温结晶1h后，测得的熔点为152℃^［1］；而无规PDLLA是无定形的，不能够结晶。等比例共混PLLA和PDLA可以得到立体络合物（sc-PLA）结构，具有比各自均聚物更高的熔点（220～230℃）^［2］。

图2-1　乳酸和丙交酯的立体异构体

由微生物发酵得到的乳酸主要为L型，只有极少数细菌能够生成D型乳酸。另外，D型乳酸对人体有一定的副作用，过量摄入能引起新陈代谢紊乱。因此，商品化应用最为普遍的是PLLA。由于存在提纯上的困难和聚合过程中的消旋化问题，工业化生产的聚乳酸中都含有少量的D单元。D单元的含量越高，PLLA光学纯度越低，分子链的有序规整度也越低。D单元含量在15%～50%之间的PLLA是完全无定形聚合物，不具有结晶性。聚乳酸分子链构造通常为线形结构，在聚合反应中加入过氧化物、多官能团引发剂和链修饰剂等，可以得到星形、多臂、支化和交联结构的聚乳酸。