聚乳酸（PLA）是一種來源于自然資源（例如玉米淀粉）的可生物降解的聚合物，近年來受到了極大的關(guān)注。因其可用性高、生產(chǎn)成本低，來源于天然可持續(xù)資源，是一種真正的可再生聚合物，是市場上流行的生物可降解聚合物之一。乳酸與乙醇酸結(jié)合可以形成聚乳酸-乙醇酸共聚物（PLGA），該共聚物可由不同比例的乳酸和乙醇酸組成。作為一種多用途聚合物，它可廣泛應(yīng)用于添加劑制造（3D打印）、一次性餐具、可生物降解的縫合線、藥物輸送和可生物降解包裝材料等領(lǐng)域。

*，聚合物的整體性能主要取決于其分子性能。常見的是，聚合物的強度主要取決于其分子量。然而，對于諸如PLGA的共聚物，共聚物的組成也很可能會對其性能有重要影響。

測試條件：

測量了以下6種市售樣品：

- PLA

- PLGA（75:25）：75%LA和25%GA

- PLGA（65:35）：65%LA和35%GA

- 三種不同分子量的PLGA（50:50）

使用Kinexus Ultra+旋轉(zhuǎn)流變儀對樣品進行表征。使用Peltier平板模塊（平行板尺寸20mm）在150°C下進行測試。由于PLA可生物降解的性質(zhì)，測試時進行氮氣吹掃以降低分析過程中氧化降解的風險。

測試結(jié)論：

共進行了兩個實驗。 第一個實驗中，利用旋轉(zhuǎn)流變儀和多檢測器GPC測量了三個PLGA（50:50）樣品。 “ PLGA（50:50）2”的代表性色譜圖如圖1所示。

各檢測器信號：RI（紅色），光散射（綠色和黑色），粘度計（藍色）

表1總結(jié)了這三個樣品的結(jié)果。樣品一式兩份測量。可以看出，三個樣品的分子量差異很大，從T11 KDa到69 KDa。然后使用Kinexus旋轉(zhuǎn)流變儀研究“零剪切”熔體粘度，通常認為該粘度與樣品的分子量相關(guān)。

從圖2中可以看出，粘度曲線隨三個樣品的分子量變化趨勢良好。樣品1具有低的分子量和低的粘度。樣品2和3具有較高的分子量和相應(yīng)較高的粘度。這種粘度隨分子量變化的趨勢很典型，非常符合我們的期望。

樣品1：紅色，樣品2：綠色，樣品3：藍色

隨后對PLA和前面提到的三種不同組分的共聚物PLGA（65:35），PLGA（75:25）和PLGA（50:50）2進行了研究。分子量數(shù)據(jù)顯示在表2中。可以看出，樣品的分子量在11KDa和64KDa之間變化。

由于這些樣品的成分不同，因此可以在Mark-Houwink圖上比較它們的結(jié)構(gòu)。Mark-Houwink圖顯示了特性粘度與分子量的關(guān)系。它可以在一定分子量范圍內(nèi)對比聚合物結(jié)構(gòu)，常用于研究聚合物的支鏈，但也可以表明不同組成的線性分子之間的差異，例如PLA和PLGA共聚物。圖3顯示了四個樣品的Mark-Houwink疊加圖。結(jié)果一式兩份顯示。

可以看出，Mark-Houwink圖上顯示了每種聚合物的曲線，代表溶液中分子的構(gòu)象或密度。曲線顯示PLA是開放/伸展的樣品，隨著乙醇酸含量的增加，聚合物在溶液中越來越密集。特性粘度是一種衡量樣品對溶液粘度貢獻的方法，雖然與熔體粘度不*相關(guān)，但Mark-Houwink曲線顯示出明顯的趨勢，即特性粘度與乙醇酸的含量相關(guān)。這四個樣品的流變結(jié)果如圖4所示。

從數(shù)據(jù)中可以看出，熔體粘度測量結(jié)果有明顯的趨勢，但這與分子量無關(guān)。PLA樣品的分子量低，粘度低，而分子量高的樣品PLGA（75:25）粘度僅高于PLA。PLGA（50:50）樣品的粘度高，盡管其分子量僅次于高分子量。

在這種情況下，趨勢似乎更依賴于乙醇酸含量，乙醇酸含量高的樣品顯示出高的粘度，乙醇酸低（PLA）的樣品顯示出低的粘度。

顯然，熔體粘度將取決于這些參數(shù)的組合，但是，乙醇酸含量與粘度之間的良好相關(guān)性，說明乙醇酸含量似乎起了決定性作用。

值得注意的是，根據(jù)流變學數(shù)據(jù)，在Mark-Houwink圖中特性粘度低的樣品具有高的熔體粘度，這與預期相反，但可以進行解釋。由于PLGA（50:50）樣品中的分子更緊湊、密集地堆積在聚合物中，故聚合物鏈的自由體積太小無法進行重組，增加了流動的阻力，并提高了熔體粘度。

結(jié)論：

本應(yīng)用案例提供的數(shù)據(jù)，展示了使用相互互補的聚合物表征技術(shù)，能夠很好地探究PLA和PLGA等聚合物的行為。盡管人們普遍認為聚合物的本體性質(zhì)（例如熔體粘度）與分子性質(zhì)（例如分子量）密切相關(guān)，但其他因素（例如共聚物組成）也可能是重要因素。

在這項研究中，使用旋轉(zhuǎn)流變儀研究熔體粘度，而使用Malvern多檢測器GPC表征了一系列PLA和PLGA樣品的分子特性。對于相同成分的PLGA樣品，可以看到明顯的分子量相關(guān)性，但是成分發(fā)生變化時，可以觀察到乙醇酸含量的強相關(guān)性。只有對關(guān)注的樣品進行全面表征，才能獲取這些有益的信息。通過進行此類測量，可以*了解分子特性如何影響整體性能。