PLA／PPA共混材料的相容性和热力学性能

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三种竹粉—聚乳酸(PLA)复合材料的物理力学性能及相容性研究

三种竹粉—聚乳酸(PLA)复合材料的物理力学性能及相容性研究王洪艳;李琴;袁少飞;张建【摘要】以聚乳酸(PLA)、竹粉为主要原料,通过双螺杆挤出工艺制备竹粉—聚乳酸(PLA)复合材料,研究了不同目数的竹粉及马兰酸酐接枝前后竹粉对竹粉—聚乳酸(PLA)复合材料的物理力学性能及相容性的影响.结果表明:同40目竹粉相比,采用100目竹粉、经马兰酸酐接枝后的竹粉制备的竹粉—聚乳酸(PLA)复合材料物理力学性能更高、同时流动性得到明显改善,主要原因是由于100目竹粉及经马兰酸酐接枝后,竹粉和聚乳酸(PLA)相容性得到明显提高.【期刊名称】《山东林业科技》【年(卷),期】2017(047)006【总页数】4页(P6-8,14)【关键词】竹粉;聚乳酸;力学性能;相容性【作者】王洪艳;李琴;袁少飞;张建【作者单位】浙江省林业科学研究院浙江省竹类研究重点实验室,浙江杭州310023;浙江省林业科学研究院浙江省竹类研究重点实验室,浙江杭州310023;浙江省林业科学研究院浙江省竹类研究重点实验室,浙江杭州310023;浙江省林业科学研究院浙江省竹类研究重点实验室,浙江杭州310023【正文语种】中文【中图分类】S781随着资源危机和环境问题的日益严峻，可降解塑料特别是生物可降解塑料受到人们的关注并成为研究热点[1-4]。

在众多的可降解塑料中，被称为“玉米塑料”[5-6]的聚乳酸（PLA）以其优良的生物相容性和降解性在行业中脱颖而出。

聚乳酸（PLA）是从玉米淀粉经生物发酵产生乳酸后经过化学提取而制备，其具有优异的力学性能（较高的强度）及良好的加工性能（可挤出、吹塑和注塑成型等），在倡导绿色环境和可持续发展的今天，聚乳酸（PLA）必将受到更多的重视[7-10]。

与普通塑料（如PP、PE）相比，聚乳酸（PLA）最大缺点就是价格高，为降低聚乳酸（PLA）成本，本文采用价格较低的竹粉和聚乳酸（PLA）混合制备竹粉—聚乳酸（PLA）复合材料，研究了不同目数的竹粉及马兰酸酐接枝前后竹粉对竹粉—聚乳酸（PLA）复合材料的物理力学性能及相容性的影响。

PLAPBS共混体系结构及性能的研究

PLA/PBS共混体系结构及性能的研究近几年,随着科技产业日新月异的发展,高分子材料起到了重要作用。

然而,绝大部分高分子材料来源于石油资源,其不可降解性大大加剧了“石油资源短缺”和严峻的“白色污染”,因此,可生物降解高分子材料孕育而生。

聚乳酸（PLA）是目前全世界产能最大,价格相对其他生物材料最低的可降解高分子材料。

它不仅具有良好的生物相容性,而且性能与其他通用塑料相近,但其热稳定性差、脆性大等缺点限制了PLA的进一步应用。

聚丁二酸丁二醇酯（PBS）是一种具有高强度和高韧性的可生物降解材料。

将PLA和PBS进行物理共混,可获得综合性能较好的材料,但是,PLA和PBS物理共混后两者间相容性较差,因此,一般采用添加增容剂的方式,通过化学反应或协同作用改善两者的相容性,获得综合性能较好的PLA/PBS共混试样。

采用动态流变学方法研究聚合物共混体系的相容性正在兴起。

动态流变学方法具有测试过程不会对材料本身结构造成破坏、多相复杂体系在三维条件下相行为不易受外界影响和测试结果较为可靠的特点,采用动态流变学方法分析共混试样的相容性不失为一个较有效的方法,因此,本文采用动态流变学方法结合其他测试手段,研究了不同增容剂对PLA/PBS共混试样相容性及其他性能的影响。

本论文的具体研究工作包括:通过前期大量查阅相关文献后,确定了PLA和PBS质量比为80:20这一基准组分为不同组分PLA/PBS共混试样综合性能最优比,以此作为下一步增容改性研究的基础。

采用扩链剂ADR对PLA/PBS共混试样进行增容改性,研究了不同含量ADR和投料方式对PLA/PBS共混试样结构、热学性能、热稳定性能以及流变性能的影响。

结果表明:ADR与PLA/PBS共混试样发生了化学反应,ADR能有效提高共混试样的热稳定性,一次性投料的增容效果优于分段投料。

采用亚磷酸三苯酯（TPPi）作为增容剂,研究了TPPi的含量对PLA/PBS共混试样结构、结晶性能、流变性能以及力学性能的影响,结果表明:TPPi在PLA/PBS共混体系中是作为一种酯化促进剂间接参与反应,当TPPi含量为0.4份时,共混试样的拉伸强度和冲击强度达到最大值分别为63.7MPa和4.56KJ/m<sup>2</sup>,与PLA/PBS共混物相比分别提高了24.4%和44.3%。

共聚酯类共混物的撕裂性能与相容性研究的开题报告

聚乳酸/共聚酯类共混物的撕裂性能与相容性研究的开题报告一、研究背景与意义聚乳酸（PLA）和共聚酯（PCL）是当下广泛应用的两种生物可降解高分子材料，具有良好的物理力学性能、生物活性和化学稳定性。

它们在食品包装、医药领域、纺织品、电子器件等方面都有广泛的应用。

然而，这两种高分子材料在应用中也存在缺陷，如PLA的脆性和PCL的粘性，大大限制了其应用范围。

为了克服单一高分子材料的缺陷，研究人员开始将两种或多种高分子材料混合，形成复合材料，以弥补单一材料的不足，提高其应用性能。

聚乳酸和共聚酯也可以被混合形成共混物。

对于聚乳酸/共聚酯类共混物的研究可以达到以下几个目的：1.改善聚乳酸和共聚酯的缺点，提高应用性能；2.促进高分子材料的可持续发展，降低环境负担；3.拓展聚乳酸和共聚酯的应用领域，满足不同领域需求。

因此，研究聚乳酸/共聚酯类共混物的撕裂性能与相容性，对于提高材料性能、推广材料应用具有重要意义。

二、研究内容本研究将聚乳酸和共聚酯按照不同比例混合，形成不同比例的共混物。

通过拉伸试验和撕裂试验，研究其力学性能和撕裂性能。

同时，利用扫描电子显微镜（SEM）观察共混物断口形貌，分析聚合物间的相容性。

最终目的是找到一种最佳的聚乳酸/共聚酯类共混物比例，并研究其最优化的性能。

三、研究方法本研究将采用如下方法：1.准备不同比例的聚乳酸/共聚酯类共混物；2.进行拉伸试验和撕裂试验，测试其力学性能和撕裂性能；3.观察共混物断口形貌，分析聚合物间的相容性；4.对实验数据进行处理和分析，找到最佳的聚乳酸/共聚酯类共混物比例。

四、研究预期结果通过本研究，预期可以得到以下几个结果：1.找到一种或多种最佳的聚乳酸/共聚酯类共混物比例，具有良好的力学性能和撕裂性能；2.分析聚合物间的相容性，为混合其他高分子材料提供参考；3.推进聚乳酸和共聚酯的应用，为高分子材料的可持续发展做出贡献。

以上就是本研究的开题报告，欢迎指正和批评。

生物降解聚乳酸共混复合材料的研究进展

生物降解聚乳酸共混复合材料的研究进展摘要：聚乳酸（PLA）是具有生物相容性和生物相容性的高分子材料，一般是由乳酸直接缩聚或丙交酯间接开环聚合成的脂肪族聚酯。

但由于本身的疏水性、脆性及韧性差、降解周期难以控制和合成成本高等缺点，限制了PLA的大范围应用及生产，故需要各种无机、有机材料对其共混改性。

合成可完全生物降解的聚乳酸共混复合材料，成为目前的研究热点。

本文介绍了近几年的PLA共混复合材料，并综述了其研究进展及对其进行了未来的展望。

关键词：聚乳酸共混复合可生物降解目前，全世界塑料年产量已经超过２亿ｔ，相应的塑料废弃物也逐年增加，严重污染环境。

减少废塑料污染的方法之一是使用在自然界无论生物体内外都可以自然降解，不会造成环境污染的生物降解材料。

聚乳酸就是一种可生物降解材料。

聚乳酸的熔点为178℃，玻璃化温度为59℃，透明性与PS（聚苯乙烯）、PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）相似，为一种燃烧热小的结晶聚合物，具有较好的结晶性能及与PET相近的拉伸强度与弹性。

由于聚乳酸侧链上含有甲基，因此疏水性强，加水分解速度相对较慢。

聚乳酸双向拉伸后透光率为94%，具有优良的表面光泽性和透明性，很高的刚性，良好的低温热封性、抗油性和耐润滑侵蚀性。

[2]但是，由于PLA树脂的结晶速率慢，制品收缩率大，本身质脆等缺点，应用受到限制。

利用各种无机或有机材料对其进行共混改性，可以扩展PLA的应用范围。

本文介绍的是可生物降解PLA共混体系，主要包括PLA/无机填料体系、PLA/有机填料体系、PLA/生物降解高分子合金等三大类。

1、含无机填料的PLA基复合体系1、1PLA/磷酸盐类无机钙质复合材料[3]与PLA进行共混改性的磷酸盐类无机钙质材料，主要有羟基磷灰石(HA)，磷酸三钙( TCP)和聚磷酸钙纤维(CPPF)三种。

HA是人体骨骼的基本成分，具有极好的生物活性。

但是，HA缺乏力学强度，需要与PLA进行复合提高其力学性能[3]。

生物可降解PLA／PHBV共混包装薄膜的热行为和力学性能研究

解高分子塑料来替代石化基塑料，已成为全世界关注的热点。近几十年来，在全球逐渐形成了一股绿色环保浪潮，在包装领域，
因此，本文采用溶液铸涂法，通过ＰＨＢＶ对ＰＬＡ进行溶液共混改性，制备出不同配比的ＰＬＡ／ＰＨＢＶ生物可降解共混包装薄膜，研
良好的韧性等优良特性［０ — ９ｌ。因此，将ＰＨＢＶ加入ＰＬＡ之中不但可
资源所合成的高分子包装制品的大量生产、消费和废弃等所引
以改善ＰＬＡ较脆的问题，而且所得到的共混改性材料仍然具有完
起的环境危害问题日趋严重，利用生物质为原料得到的生物可降全生物可降解性能［。
天安生物材料有限公司；二氯甲烷（ＣＨ２Ｃ］２），密度（２０ｃｃ）：
１．３２０－１．３３０ｇ／ｍｌ，蒸发残渣≤０．００２％，杭州高晶精细化工有限
公司。
０
实验设备．电子天平：ＰＬ６Ｏ２一Ｓ，上海梅特勒托利多仪器有限公司转矩流变仪：ＬＢ一１Ｏ０，上海思尔达科学仪器有限公司；磁力搅拌器：８５ — ２，常州普天仪器制造有限公司；差示扫描量热
首先，将ＰＬＡ放在９５％烘箱中烘干４ｈ；ＰＨＢＶ放在８０％烘箱中
ＨＢＶ的添加对共混包装薄膜的热行为及力学性能的影响规也有许多绿色塑料包装材料纷纷面世Ｌｌ＿，生物可降解的聚乳酸究了Ｐ（ＰＬＡ）就是其中之一。ＰＬＡ的合成是以玉米、小麦、木薯等一些植物中提取的淀粉为最初原料，经过酶分解、发酵，化学合成等一系列反应得到的。ＰＬＡ制品经使用废弃后，在土壤或水中，３Ｏ天内便会在微生物、水、酸和碱的作用下彻底分解成二氧化碳和水，不会对环境产生污染。因而是一种完全自然循环型的生物可降解型合成高分子材料。不仅如此，ＰＬＡ还具有优异的力学性能和生物相容性，无毒、可加工性强，已广泛应用于食品包装领域［，具有良好的商业应用价值。但ＰＬＡ制品具有明显的脆性，为了使其作为绿色包装材料具有更好的使用性能，需要对其进行增韧改性

PCL增韧PLA共混材料的制备与性能研究

第３第６期８卷
２１００年６月
塑料丁业
ＣＮＬＴＣＮＤＵＴＨＩＡＰＡＳＩＳＩＳＲＹ・１５
ＰＬ增韧ＰＡ共混材料的制备与性能研究ＣＬ
肖森，杨其，蔡盛梅，程小莲，李光宪
（四川大学高分子科学与工程学院，四川成都６０６）１０５
术
摘要：在聚乳酸（ＬＰＡ）基体【加入聚己内酯（Ｃ）ＩｌＰＬ、柠檬酸丁酯（Ｂ，通过熔融共混制备了ＰＡＰＬ共ＴＣ）Ｌ／Ｃ混材料，并对其相容性、力学性能、热性能等进行了研究。结果表明：ＰＡＰＬ为不相容体系，ＴＣ作为相容剂对体Ｌ／ＣＢ
（ｌｇｆＰｌｍｅｃｅｃｎｎｉｅｒｇ，ＳｃｕｎＵｉｅｓｙＣｏｌｅｏｏｙｒＳｉｎｅａｄＥｇｎｅｉｅｎｉｈａｎｖｒｉ，Ｃｈｎｄ１０５，Ｃｉａ）ｔｅｇｕ６０６ｈｎ
Ａｓｒｃ：Ｔｅｐｌａｒａｔｅ（ＣｂｔａｔｈｏｃｐｏｃｎｙｌｏＰＬ）ａｄｔｂｔｉａｅ（ＢｎｒｕｙｃｒｔＴＣ）ｗｒａｄｄｉｔｐｌａｔｃｄｉｌｔｅｄｅｎｏｏｌｃｃａｉｅｙｉ
ｔａｓｓｅｉｃｔｎｒａｔｎｗｈｃｅｒａｅｈｉｐｒｅｈｓｉｅａｄｉｒｖｄｔｅｃｍｐｔｂｌｔｎｏｇｒｎｅｔｒｆａｉｅｃｉｉｈｄｃｅｓｄｔｅｄｓｅｓｄｐａｅｓｚｎｍｐｏｅｈｏａｉｉｉｙａｄｔｕｈ— ｉｏｏ

聚碳酸亚丙酯与聚乳酸共混物性能及热分解动力学分析

第31卷第12期2017年12月中国塑料CHINA PLASTICSVol. 31，No. 12Dec.，2017聚碳酸亚丙酯与聚乳酸共混物性能及热分解动力学分析桑练勇S 晏华1#，代军2,王雪梅S 查忠勇S 胡志德1(1.中国人民解放军陆军勤务学院，重庆401331;.海军驻温州地区军事代表室，浙江舟山316000)摘要：采用溶液浇铸法制备了聚碳酸亚丙酯(P P C )/聚乳酸(P L A )共混物，通过力学性能测试、衰减全反射红外光谱分析、差示扫描量热分析和热失重分析研究了共混物的性能，并对共混物进行了热分解动力学研究。

结果表明，随着P L A 含量的增加，共混物的拉伸强度增大，断裂伸长率减小,P P C /P L A 共混物的力学性能得到改善;随着P L A 的含量从10%(质量分数，下同)增加到90%,共混物热失重10%所对应的温度（T —心）从255 T 逐渐增加到281T ,当P L A 的含量分别为10%、50%和90%时，最大速率失重温度比纯P P C 分别提高了 3. 45、15. 51和41. 58T ;采用 Coats-Redfem 法得出，P L A 的加人能提高P P C 的活化能，其中P L A 含量为30%和50%时，共混物的活化能比纯 P P C 分别提高了 12.72%和40.68 %,说明P L A 改善了 P P C 的热稳定性。

关键词：聚碳酸亚丙酯;聚乳酸;共混物;性能;动力学中图分类号：T Q 323.4+1 文献标识码：B 文章编号= 1001-9278(2017) 12-0039-07DOI ：10. 19491/j. issm. 1001-9278. 2017. 12. 007Properties and Thermal Decomposition Kinetics of Poly(propylene carbonate)and Poly (lactic acid) BlendsS A N G L i a m y o n g 1, Y A N H u a 1* , D A I J u m 2, W A N G X u e m e i 1,Z H A Z h o n g y o n g 1, H U Z h i d e 1(1. Army Logistics University of P L A , Chongqing 401331, China ； 2. Navy Representative OfficeinW enzhou，Zhoushan 316000，China)Abstract ：Blends of poly(propylene carbonate )(PPC ) and poly(lactic acid )(PLA ) were prepared bya solution-casting method , and their properties were investigated by mechanical property test ,Fourier-transform infrared spectroscopy , differential scanning calorimetry , thermogravimetric analysis and thermal d egradation kinetics . The kinetic data were also analyzed by Coats-Redfern method . Tensile testing results indicated that the tensile strength of PPC was improvedaddition of P L A , whereas its elongation at break decreased . TGA results indicated that the thermal stability of PPC could be enhanced by addition of PLA . The characteristic temperature of PPC corresponding to 10 % weight loss was improved from 255 a C to 281 a C in the presence of PLA at a mass fraction from 10 wt % to 90 wt %, and its characteristic temperature corresponding to the maximum weight loss rate increased by 3. 45, 15. 51 and 41. 58 °C at the PPC/PLA mass ratios of 90/10，50/50 and 10/90, respectively . Coats-Redfern analysis indicated that the activation energy of PPC was improved by 12. 72 % and 40. 68 % when 12. 72 wt % and 40. 68 wt % of PLA were incorporated , respectively . This implicates an improvement in thermal stability of PPC by PLA . Keywords ： poly (propylene carbonate ) ; polydactic acid ) ; blend ; property ； kinetics肪族P P C 具有较好的生物相容性、生物可降解性和低毒性，且P P C 最终的降解产物为C 〇2和水，不会对环境造成污染，是一种环境友好型材料，具有广阔的应用前景，被广泛应用于包装材料与药物载体等领域[1]。

pla聚乳酸研究报告

PLA聚乳酸研究报告1.引言PLA（聚乳酸）是一种可生物降解的聚合物材料，因其良好的可降解性、生物相容性和可加工性受到了广泛的关注和研究。

近年来，随着环境保护意识的日益增强，PLA作为一种可替代传统塑料的材料，受到了更多的关注。

本研究旨在通过对PLA的综述，并探讨其应用领域以及未来的发展方向，进一步推动PLA的应用和研究。

2. PLA聚乳酸的性质和特点PLA属于聚羟基酸类聚合物，由乳酸经聚合反应得到。

其主要性质和特点如下：•可降解性：PLA是一种可生物降解的聚合物材料，能够在自然环境中被微生物降解，减少对环境的污染。

•生物相容性：PLA具有良好的生物相容性，对人体无毒无害，可广泛应用于生物医学领域。

•可加工性：PLA可以通过注塑、挤出、吹塑等传统塑料加工工艺进行成型，加工性能优越。

•机械性能优异：PLA具有良好的刚度、强度和耐热性能，可满足各种应用需求。

3. PLA聚乳酸的应用领域3.1 包装材料由于PLA具有良好的可降解性和生物相容性，被广泛应用于包装材料领域。

PLA包装材料可以替代传统的塑料包装材料，减少对环境的污染。

此外，PLA还具有较好的物理性质和耐热性能，能满足不同包装需求。

3.2 生物医用材料由于PLA具有良好的生物相容性，被广泛应用于生物医学领域。

PLA可以制备成各种生物医用材料，如PLA纳米纤维膜、PLA显微球等。

这些材料可以用于组织工程、药物缓释等方面，为生物医学研究和应用提供了新的可能。

3.3 3D打印材料PLA由于其良好的可加工性和机械性能，成为了广泛应用于3D打印领域的材料之一。

PLA可以通过3D打印技术制备出复杂的结构和器件，应用于建筑、工业制品等领域。

4. PLA聚乳酸的制备方法4.1 乳酸聚合法乳酸聚合法是目前制备PLA的主要方法之一。

该方法主要通过乳酸的缩聚反应得到PLA。

乳酸聚合法的优点是反应条件温和，产率高，制备过程简单。

4.2 乳液聚合法乳液聚合法是另一种常用的制备PLA的方法。

共混改性2-热力学相容性(2,3)

机械相容性（Compatibility），是指能得到具有良好物理、机械性
能的共混材料时聚合物共混物之间的相容性。这时，共混时聚合物各组分
间存在一定的相界面亲合力、且分散较为均匀，分散相粒子尺寸不太大。
9
全互溶情形
常压下，若在确定的温度，两相物质以任意配比混和都能互溶为均一相体系，称为全互溶。其混合Gibbs自由能变化曲线如图所示。此时除满足必要条件△G m＜0外，还需满足充分条件(即极小值条件)：
14
聚合物－聚合物二元共混体系的相图
聚合物二元混合物的热力学表达式
G RT (n A ln A nB ln B n A x AB )
式中
G ——混合自由能
nA 、 n B ——组分A和B的摩尔数
A 、 B ——组分A和B的体积分数

——Flory-Huggins相互作用参数
For a close system
at constant pressure G = H - TS is a minimum
For an open system (such as a two-component phase system
A and B) PA = PB (pressure), TA = TB (heat), and A = B (potential)
21
χ12
12 是非负的。按Huggins-Flory理论，根据上式可以看出，
仅由于混合熵的作用才能达到聚合物之间的相互混溶。
这一理论仅对特殊的碳氢化合物才有限度的适用，它难于
解释某些聚合物之间较大的相容性，也不能解释聚合物共混物的LCST现象，更不能解释多重临界相容温度现象。
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聚乳酸_聚氧化乙烯共混体系的热行为和力学性能及流变行为

32009203227收稿,2009205225修稿;33通讯联系人,E 2mail :ymyang @ciac.jl.cm・研究简报・聚乳酸Π聚氧化乙烯共混体系的热行为和力学性能及流变行为3贾智源　韩常玉　董丽松　杨宇明33(中国科学院长春应用化学研究所　长春　130022)摘　要　采用熔融共混方法制备了聚乳酸与聚氧化乙烯的共混物.细致研究了重均分子量分别为2kDa 、10kDa 、100kDa 和600kDa 的聚氧化乙烯对聚乳酸的改性效果,并使用DSC 、DM A 及旋转流变仪等分析了共混物的相容性、热行为、力学性能和流变行为.结果表明,在聚氧化乙烯的组分含量不超过20wt %的前提下,共混体系保持为完全相容体系,当聚氧化乙烯的分子量超过10kDa 时,其对聚乳酸的增塑效果,不随分子量增加而降低;增加聚氧化乙烯的分子量,可以提高材料的弹性模量和熔体强度.关键词　聚乳酸,聚氧化乙烯,增塑,流变行为聚乳酸(P LA )是一种来源于可再生资源,具有良好生物降解性、生物相容性的环境友好的聚酯型高分子材料[1～3].近年来,随着人们对环境的日益重视和聚乳酸大规模化工业生产的实现,有关这一材料应用的研究,日益增多.由于具有与聚丙烯、聚苯乙烯等通用塑料相当的力学强度和良好的可塑性,P LA 被认为是传统石油基塑料的替代品[3,4].但P LA 的力学脆性限制了它的应用范围,特别是不能满足包装材料的使用要求.因此,有必要对P LA 改性,克服其脆性,扩展它的使用范围.目前,提高聚乳酸的柔韧性主要通过3种方式,共聚改性[5,6],在P LA 主链上引入其他柔性分子链段;共混改性[7～9],将P LA 与其他柔韧的高分子混合来提高它的韧性;增塑改性[10～14],将小分子或低分子量的增塑剂与P LA 混合来提高它的柔韧性.共聚改性可以调控P LA 的力学性能在很大的范围内变化,获得力学性能优良的材料,但这种改性方法工艺复杂,生产成本高,因而难以在包装材料领域推广运用.与共聚法相比,共混改性具有显而易见的成本优势.将P LA 与多种可生物降解的脂肪族聚酯进行共混,都可以改善P LA 的力学性能,但往往会使P LA 丧失宝贵的透明性.利用小分子增塑剂对P LA 进行增塑改性,可以提高P LA 的柔韧性并保持良好的透明性,但是牺牲了P LA 的高强度和高模量,并使材料的熔体强度显著降低,不利于后序加工.此外,小分子量的增塑剂在储存或使用过程中容易从P LA 中析出,会导致材料重新变脆.已有研究表明采用高分子量的增塑剂可以克服小分子增塑剂的迁移问题[13].聚氧化乙烯(PE O )是一种水溶性高聚物,不仅具有生物相容性而且分子量可在巨大的范围(约014～5000kDa )内调控.采用PE O 与P LA 共混改性,两组分都是环境友好的材料,这样可以在保持整个体系的生态友好的基础之上,来改善材料性能.对于P LA ΠPE O 共混体系的研究,国内外已有大量的相关文献报道,且其中PE O 的分子量一般不超过20kDa.低分子量的PE O 又称聚乙二醇(PEG )是一种公认的聚乳酸用高效增塑剂[11,15-17].采用适量的聚乙二醇加入聚乳酸中可以明显提高P LA 的柔韧性,表现为玻璃化温度的降低和断裂伸长率的显著增大.但是有关分子量超过20kDa 的PE O 与P LA 共混体系的报道却很少见,并且至今鲜见对这一共混体系流变性能的报道.聚氧化乙烯的分子量在宽广的范围内可调,因此本文选用不同分子量的聚氧化乙烯与聚乳酸进行共混,分析聚氧化乙烯分子量对P LA ΠPE O 共混体系的热行为,力学性能以及流变行为的影响.1　原料聚乳酸(P LA ),商品牌号为Naturew ork 4032D ,美国Naturew ork 公司生产.P LA 的重均分子量为207kDa ,多分散性指数为1173,D 型乳酸异构体含量约为2%,熔点167℃.不同重均分子量的聚氧化乙烯分别从Fluka 和百灵威公司获得,其中第9期2009年9月高　分　子　学　报ACT A PO LY MERIC A SI NIC AN o.9Sep.,2009967重均分子量2kDa和10kDa的PEG为Fluka公司产品,重均分子量100kDa和600kDa的PE O为百灵威公司产品.在本文中,根据重均分子量的不同将聚氧化乙烯分别标记为PEG2、PEG10、PE O100和PE O600.2　样品的制备在熔融加工之前,所有样品均放置于真空烘箱中于40℃真空干燥12h.然后将原料按所需的比例称好,加入到转矩流变仪(Rheomix600p, Haake,G ermany)中进行熔融共混.出于实际应用的考虑,共混物中加入的PE O不超过20wt%.条件为温度180℃,转速60rΠmin,时间5min.混合后的样品直接在室温空气状态下冷却,并切割成小块.将混合后的块状样品,在平板硫化机上于180℃,6MPa的压力下压成1mm厚的薄片,然后快速转移到两块厚铁板之间,淬火冷却至室温.压制好的薄膜样品装入密封袋,并放入干燥器中保存,以备进一步测试.3　测试方法DMA采用瑞士Mettler公司的DMAΠS DT A861e 型动态力学分析仪测定样品的动态力学性能.实验采用拉伸模式,式样尺寸为W×H×L=4mm×1mm×9mm,实验的温度范围为-100℃到150℃,升温速率为3KΠmin,位移振幅为5μm,力振幅为5N,频率为1H z,所有样品均在N2气氛下进行测试.DSC采用PerkinE lmer公司的Diam ond DSC.样品用量为5～10mg,N2气氛下进行测试,以铟标样做校正,控制温度的精度在±011℃.测试过程为,样品直接由室温以20KΠmin的升温速率加热至190℃,恒温3min,以消除热历史;然后以80KΠmin的降温速率,淬火至-50℃;淬火后的样品以10KΠmin的升温速率再次加热到190℃,记录升温曲线.拉伸实验在Instron1211型电子拉力机上进行,拉伸速率为10mmΠmin,测试温度约为22℃.拉伸样条的有效部分尺寸为20mm长、4mm宽、厚度约1mm,每个样品测5个样条,最终结果取其平均值.使用Physica MCR300旋转流变仪表征共混物的熔体流变性能.样品为厚度1mm,半径6mm 的薄片.测试温度为170℃,剪切角频率为011～100radΠs,应变为5%.剪切黏度和剪切应力在相应的剪切速率下测得.4　结果Fig.1　tanδversus tem perature traces of P LA blended withPEG10at various com positions图1和图2分别给出了熔融淬火后的不同组成的P LAΠPEG10共混物和相同组成的P LAΠPE O 共混物的损耗因子tanδ随温度T变化的曲线.由图1可见,在所研究的组成范围内,P LAΠPEG10共混体系只有一个随PEG10含量增加而单调下降的α转变,这一转变对应于共混体系的玻璃化转变.此种单一玻璃化转变随组成变化的情况易于理解为P LAΠPEG10形成完全相容的共混体系.纯P LA的T g大约在60℃左右,而分子量不同的PE O的Tg约在-60℃到-70℃之间,二者的玻璃化温度相差超过100℃,若相分离应当在DMA的升温曲线上表现出两个玻璃化转变峰[18].单一的玻璃化转变显示了P LA与PEG10之间良好的相容性.对于其他分子量的PE O与P LA的共混体系,也具有与P LAΠPEG10共混体系相似的DMA温度谱,这里不一一例举.这些数据表明,在所研究的组成和PE O分子量范围内,P LA与PE O是相容的.这一结果与文献中关于P LA与PE O的相容性的报道是相符合的.目前,公认的是当PE O的组分含量不超过30wt%时,共混体系保持相容.体系玻璃化温度的降低是PE O对P LA增塑的重要特征.随PEG10含量增加,P LAΠPEG10共混体系的T g显著降低,表明PEG10对P LA良好的增塑作用.图2比较了不同分子量的PE O对P LA的增塑效果.由图2可见,相同组成下,含有PEG10、PE O100和PE O600的共混物的玻璃化转变温度几乎没有区别,只有含有PEG2的共混物的玻璃化转变温度较其他共混体系略低.这一数据表明PEG2的增塑效率略高于其他PE O,但是当PE O的分子量超过10kDa后,PE O对P LA增塑效率基本保持不869高分子学报2009年变,并没有随分子量的增加而降低.Fig.2　tan δversus tem perature traces of P LA ΠPE O blends with the same com positionFig.3　T ypical DSC traces of P LA blended with PEG 10at various com positions图3所示为典型的P LA ΠPEG 10共混体系的DSC 二次升温曲线.纯P LA 和共混物在升温过程中表现出相似的热行为,首先是玻璃化转变,随后发生P LA 冷结晶,最后P LA 晶体熔融.随着PEG 10组分含量的增加,共混体系的玻璃化转变温度和冷结晶温度平行降低,而熔点基本保持不变.柔性PEG 10分子的加入提高P LA 链段的移动能力,因而降低了P LA 的玻璃化转变和冷结晶所需要的温度,但P LA 的熔点主要与其晶体的片晶厚度有关,增塑作用并没有对其有大的影响.需要指出的是,尽管P LA 和PE O 都是可结晶高分子,淬火后的共混物却处于无定形状态,体系的冷结晶焓与熔融焓的绝对值基本相等.这是因为P LA 的结晶能力较弱,在淬火过程中分子链段来不及重排而不能结晶.而PEG 10与P LA 完全相容,不能独立存在,受P LA 分子链的限制而无法结晶.含有其他分子量PE O 的共混物具有与P LA ΠPEG 10共混体系相似的DSC 升温曲线,表1给出了由DSC 获得的同一组成的P LA ΠPE O 共混物的热行为参数.从表中的数据可知,在所研究的分子量范围内,当PE O 分子量超过10kDa 后,体系的热行为与分子量的变化无关.相同组成共混物的玻璃化温度、冷结晶温度、熔点基本一致.这表明当PE O 的分子量超过10kDa 后,提高其分子量并不对共混物的热行为造成影响.T able 1　Thermal properties of quenched P LA ΠPE O blends at a heating rate 10K Πm inPE O typeT ′g(℃)T c(℃)ΔH c(J g -1)T m(℃)ΔH m(J g -1)PEG 239178418-3911165143917PEG 1040198511-3918166164012PE O10041128511-3610166143713PE O60041118112-3615166153617The content of PE O in the blends is 10wt %.图4给出了P LA ΠPE O 共混体系典型的应力应变曲线(以P LA ΠPEG 10共混体系为例).选择PE O 同P LA 共混的主要目的就是要改善P LA 的柔韧性,提高其断裂伸长率.从图中可以看出,随着共混物中PE O 含量的增加,共混物的拉伸行为发生了巨大的变化.纯P LA 的应力应变曲线表现出明显的脆性聚合物特征,在发生应力屈服之前试样就已断裂,断裂伸长率非常低,仅有4%左右.当PE O 的组分含量达到10wt %,共混物在拉伸过程中表现出明显的屈服过程,断裂伸长率由4%增加到190%.随PE O 含量的进一步增加,P LA ΠPE O 共混物的强度和弹性模量进一步降低,而断裂伸长率继续变大.在应力应变曲线中可以明显看到屈服拐点和塑性形变应力平台;共混试样在拉伸过程中有明显的应力发白和细颈现象发生,试样的断裂面粗糙而不规则.这些特征表明,当PE O 的含量超过10wt %时,共混物已由典型的脆性材料转变为韧性材料.图5(a )和5(b )分别给出了P LA ΠPE O 共混体系的弹性模量和断裂伸长率受PE O 分子量变化的影响.由图5(a )可见,所有共混物的弹性模量随自身PE O 含量的增加而迅速降低,显示出PE O 对P LA 良好的增塑性.同一组成的共混物的弹性模量则随PE O 分子量的增加而增大,如PE O 含量为20wt %的共混物的模量平均值,随PE O 分子量的增加由250MPa 增加到550MPa ,模量增加了约9699期贾智源等:聚乳酸Π聚氧化乙烯共混体系的热行为和力学性能及流变行为Fig.4　T ensile stress 2strain curves of P LA ΠPEG 10blends with various compositionsFig.5　T ensile properties of P LA ΠPE O blends a )tensile m odulus ;b )elongation at break120%.这是因为在相容共混物中,其中一个组分分子量的增加,相当于整个共混物分子量的提高,从而使共混物中形成更多的缠结点,提高材料的模量.同时可以预见,随着PE O 组分含量的减少,PE O 分子量的变化对材料模量的影响将越小.如PE O 含量为5wt %的共混物,模量的平均值由1508MPa 提高到1688MPa ,仅仅提高了约12%.材料的断裂伸长率是材料柔韧性的一种表现,由图5(b )可以看到,在PE O 组分含量超过10wt %以后,所有共混物都表现出较高的断裂伸长率,其值超过200%.此时,含有不同分子量PE O 共混物的柔韧性没有实质性的区别.特别是当PE O 的组分含量为20wt %时,所有共混物的断裂伸长率几乎一致.仅仅当PE O 的组分含量为10%时,含有分子量为2kDa 和10kDa 的PE O 共混物具有明显高于其它共混物的断裂伸长率.这些数据表明,P LA ΠPE O 共混物的脆韧转变点,随PE O 的分子量的增加略有升高,但差别不大,并且一旦实现脆韧转变,PE O 分子量的提高并不会减弱对聚乳酸的增塑效果.通过提高PE O 的分子量可以提高共混物的弹性模量,有助于获得综合力学性能良好的材料.图6(a )、(b )和(c )分别给出了不同组成的P LA ΠPEG 10共混物的弹性模量G ′、损耗模量G ″、及动态黏度η3.由图可见,共混物的G ′、G ″及η3随着PEG 10含量的增大而大幅度降低.在所研究的组成范围内,共混物的G ′、G ″及η3降低了约一个数量级.在同样的频率下,如ω=1015rad Πs 时,PEG 10的含量从5wt %增大到20wt %,共混物的G ′、G ″及η3分别从4129×103、1139×104及1139×103降低到3122×102、2182×103及2174×102.另外,从图中可以看出,纯聚乳酸的G ′、G ″及η3明显高于所有的共混物,在ω=1015rad Πs 时,其G ′、G ″及η3分别为5159×103、1182×104及1181×103.P LA ΠPEG 10熔体黏度的显著降低与PEG 10的增塑效果有关.PEG 10的加入,使P LA 分子链之间的距离增大,体系的自由体积增加,显著地增加了聚乳酸分子链的活动能力,共混物的玻璃化转变温度和黏度下降,塑性变大.熔体黏度的显著降低,对保证熔体良好的流动能力,减弱P LA 的高温降解有利,但会延长材料冷却成型所需要的时间,另外,就是不利于材料的吹塑成型.图7(a )、(b )和(c )分别给出了同一组成的P LA ΠPE O 的共混物的弹性模量G ′、损耗模量G ″、及动态黏度η3.由图可见,相同组成共混物的G ′、G ″及η3随着PE O 分子量的增大而大幅度提高.在所研究的分子量范围内,随着PE O 分子量的提高,相同组成的共混物的G ′、G ″及η3提高了约2到3倍.在同样的频率下,如ω=1015rad Πs 时,PE O 的分子量从2kDa 增大到600kDa ,其G ′、G ″及η3分别从818×102、5104×103及4188×102增大到2174×103、1105×104及1104×103.这是079高分子学报2009年Fig.6　Rheology properties of melt2quenched P LAΠPEG10blendswith different com positionsa)S torage m odulus;b)Loss m odulus;c)Dynam ic viscosity因为聚合物熔体流动时,由于大分子之间的相互缠结,单个大分子链不能作整体流动,流动是由链段的运动造成的,它们由于热运动和受应力场的作用跃入空洞中.流动的速度决定于两个因素,一是链段跃迁的快慢;二是使聚合物分子平移所需的跃迁的次数.很显然,前者与分子间的摩擦力有关,后者与聚合物的分子结构有关.当分子量增大时,分子之间的缠结程度增大,引起分子之间相互运动时的摩擦力增大,分子平移所需的跃迁次数增加,从而熔体的黏度增大.对于这一共混体系而言,由于分子量变化的PE O组分含量较低(10wt%),尽管PE O的分子量提高了300倍,但整个共混体系的平均分子量并没有巨大的提高,因而熔体黏度增加的幅度较小.Fig.7　Rheology properties of melt2quenched P LAΠPE O blends withsame com positiona)S torage m odulus;b)Loss m odulus;c)Dynam ic viscosityBusse的研究表明,聚合物的熔体强度与其熔体弹性有依存关系,一定的温度下,熔体弹性越高则其熔体强度越大[19].由上面的数据可知,PE O分子量的增加,可以提高组成相同的P LAΠPE O共混物的熔体弹性,相应的共混体系的熔体强度得到提高.提高PE O的分子量将有利于这一材料的后续加工.1799期贾智源等:聚乳酸Π聚氧化乙烯共混体系的热行为和力学性能及流变行为5　结论(1)在所研究的PE O的分子量范围内,当PE O的组分含量不超过20wt%时,共混体系为完全相容体系;PE O分子量小于10kDa,随其分子量降低,增塑效率提高,而当PE O分子量超过10 kDa,随其分子量升高,增塑效率保持不变;(2)共混体系的拉伸行为,在PE O的组分含量超过10 wt%时,发生巨变,体系的断裂伸长率显著增大;增加PE O的分子量,可以在保持共混物韧性的前提下,提高材料的弹性模量;(3)PE O的加入使P LA熔体的G′、G″及η3都显著降低,增加PE O的分子量增加了P LA与PE O之间的缠结和相互作用,使熔体流动的阻力增大,增大了G′、G″及η3,相应的提高了熔体强度.采用高分子量的PE O与P LA共混可以获得综合力学性能更好的环境友好的材料.REFERENCES1　Auras R,Harte B,Selke S.M acrom ol Biosci,2004,4:835～8642　S odergard A,S tolt M.Prog P olym Sci,2002,27:1123～11633　Drumright R E,G ruber P R,Henton D E.Adv M ater,2000,12:1841～18464　W eir N A,Buchanan F J,Orr J F,Farrar D F,Boyd A.Biomaterials,2004,25:3939～39495　S ong M oudao(宋谋道),Zhu Jiliang(朱吉亮),Zhang Banghua(张邦华).Acta P olymerica S inica(高分子学报),1998,(4):112166　C ohn D,H otovely2Salom on A.P olymer,2005,46:2068～20757　Na Y H,He Y,Shuai X,K ikkawa Y,D oi Y,Inoue Y.Biomacrom olecules,2002,3:1179～11868　Shibata M,Inoue Y,M iy oshi M.P olymer,2006,47:3557～35649　Jiang L,W olcott M P,Zhang J W.Biomacrom olecules,2006,7:199～20710　Labrecque L V,K umar R A,Dave V,G ross R A,M cCarthy S P.J Appl P olym Sci,1997,66:1507～151311　M artin O,Averous L.P olymer,2001,42:6209～621912　Ljungberg N,W esslen B.J Appl P olym Sci,2002,86:1227～123413　Ljungberg N,W esslen B.Biomacrom olecules,2005,6:1789～179614　K 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olecular weight of PE O on the thermal2mechanical properties and rheological behaviors of the blends was investigated.F our kinds of PE O with m olecular weight of2kDa(PEG2),10kDa(PEG10),100kDa (PE O100)and600kDa(PE O600)were used in this study.It was found that all PE Os were miscible with P LA to an extent of ca.20wt%and their quenched blends were com pletely am orphous.The decrease of T g showed the plasticization effect of PE O on P LA.When the m olecular weight of PE O was over10kDa,the plasticization effect was not dependence on the m olecular weight of PE O,which did not decrease with the increase of m olecular weight of PE O.Increasing the m olecular weight of PE O can increase the tensile m odulus and melt intensity of P LAΠPE O blends,while the ductility of the blends was not decreased.All blends with20wt%PE O had a similar elongation at break of about330%,but tensile m oldulus of the blends changed from250MPa for the P LAΠPEG2blend to550 MPa for the P LAΠPE O600blend.The rheology experiments indicated the G′increased significantly with the increase of m olecular weight of PE O for the blends with same com position.K eyw ords　P olylactide,P oly(ethylene oxide),Plasticization,Rheological behavior279高分子学报2009年。

《聚乳酸-聚碳酸亚丙酯(PLA-PPC)共混体系的结构与性能研究》

《聚乳酸-聚碳酸亚丙酯（PLA-PPC）共混体系的结构与性能研究》聚乳酸-聚碳酸亚丙酯（PLA-PPC）共混体系的结构与性能研究摘要本文研究了聚乳酸（PLA）与聚碳酸亚丙酯（PPC）共混体系的结构与性能。

通过采用多种实验手段，包括扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）以及力学性能测试等，我们系统地探讨了共混体系中不同组分对结构和性能的影响。

此外，本文还详细地研究了共混物中组分间的相互作用和影响机制，以期为该共混体系在各个领域的应用提供理论依据。

一、引言聚乳酸（PLA）和聚碳酸亚丙酯（PPC）是两种具有良好生物相容性和可降解性的高分子材料。

将这两种材料进行共混，不仅可以改善各自的性能，还可以拓宽其应用领域。

因此，研究PLA/PPC共混体系的结构与性能具有重要的理论意义和实际应用价值。

二、材料与方法2.1 材料实验所使用的PLA和PPC均购买自国内知名厂商，并经过干燥处理。

此外，我们还使用了其他必要的化学试剂和实验设备。

2.2 方法（1）共混物制备：按照一定比例将PLA和PPC进行共混，制备出不同组分的共混物。

（2）结构表征：采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）等手段对共混物的结构进行表征。

（3）性能测试：通过力学性能测试、热稳定性测试等方法，对共混物的性能进行评估。

三、结果与讨论3.1 结构分析通过SEM、TEM和XRD等手段，我们发现PLA和PPC在共混体系中形成了均匀的混合物。

随着PPC含量的增加，共混物的微观结构发生了明显变化。

当PPC含量达到一定值时，共混物中出现了明显的相分离现象。

这表明PLA和PPC之间存在一定程度的相容性。

3.2 性能分析（1）力学性能：随着PPC含量的增加，共混物的力学性能呈现出先增强后降低的趋势。

当PLA和PPC的比例适中时，共混物的力学性能达到最佳。

这表明适当比例的PLA和PPC之间存在协同效应，有助于提高共混物的力学性能。

聚乳酸共混物的制备与性质研究

聚乳酸共混物的制备与性质研究
聚乳酸(PLA)是一种热塑性脂肪族聚酯,为可再生资源。

它具有优良的生物降解性、生物相容性、良好的力学性能和加工性能。

由于这些原因,PLA有望减少石化聚合物生产和使用对环境造成的影响,并
广泛应用于生物医学材料和普通塑料中。

然而,PLA的脆性限制了它的广泛应用。

聚乳酸增韧的研究已经有很长的时间和很多的方法已被用于改善PLA的韧性。

例如,聚乳酸与其他更柔韧和可生物降解的聚合物混合如PCL、PBS、聚3-羟基丁酸酯(PHB)和聚对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸酯(PBAT)。

然而,通过简单的共混制备的材料,由于相分离和两种不相容组分之间的界面粘结性差,仍然存在抗冲击性能差的缺点。

因此本文通过制备PLA和异山梨醇二正己酸酯(DHDIC)的共混物以及PLA与GPOE的共混物进行改性研究。

第一,将异山梨醇二正己酸酯(DHDIC)用于与聚乳酸(PLA)的共混增塑,通过拉伸、旋转流变、示差扫描量热仪(DSC)等测试手段考察共混物的力学性能、流变学性能以及加工性能。

随着增加DHDIC的含量,PLA/DHDIC共混物的拉伸强度降低,断裂伸长率升高,表现出典型的橡胶态塑料的性质;共混物的玻璃化转变温度也大幅降低,使材料具有良好的加工性能,DHDIC能被用作PLA的优良的环保增塑剂。

第二,通过在不同的GPOE载荷下的简单熔体复合物,成功地制备了PLA/GPOE 共混物。

通过一系列的测试手段,对PLA与GPOE共混物的相容性、流变性能、力学性能、结晶行为进行了研究。

这项工作的目的是评估其相容性、相形态、增韧机理和PLA/GPOE共混体系的结晶行为。

PLA／POE共混物结构与性能研究

PLA／POE共混物结构与性能研究杜峰【摘要】PLA/POE blends were prepared via melting method. The structure, melting behaviors and mechanical properties of the blends were investigated using XRD, differential scanning calorimetry （DSC）, and tensile testing machine. XRD showed that POE promoted the crystallization of PLA and induced crystal transition. The crystallization temperature of PLA/POE increased with increasing POE loading, however, the cold crystallization temperature and the melting point of PLA did not change. The elongation at break of PLA/POE blends increased quickly with increasing POE content, but the tensile strength decreased.%通过熔融共混法制备了聚乳酸／乙烯一辛烯共聚物（PLA／POE）共混物，采用X射线衍射仪、差示扫描量热仪和万能材料试验机研究了共混物的结构、熔融和力学性能。

结果表明，弹性体POE促进了PLA的结晶，并使得PLA晶体结构发生转变；随着POE 含量的增加，PLA／POE共混物在降温过程中的结晶温度逐渐升高，同时在升温过程中PLA／POE共混物开始出现冷结晶，但是对PLA熔点影响不大；与纯PLA 相比，PLA／POE共混物的断裂伸长率随着POE含量的增加而迅速增大，但是共混物的拉伸强度有所降低。

P(3HB—CO-4HB)／PLA共混材料力学性能、热性能研究

ｓｒｗｘｒｄ￣Ｔｅｍｅｈｎｃｌ，ａｔＦｎｃｅｅｔｕｅｈｃａｉａｉｍｐｃＩａｄＨＤＴｐｏｅｔｆｈｅｄｒｔｄｅ．ｅｃｍｐｔｉｉｎｄｃｙｓａｌｅｗｅｅｓｕｄｅｙＤＳＣ．ｅｒｓｔＭｒｐｒｙｏｅｂｌｎｓｗｅｅｓｉｄＴｈｏａｉｌｔａｒｔｌｎｒｔｉｄｂｔｕｂｙｉＴｈｅｕｌｓ
Ｐ３Ｂ４Ｂ是微生物发酵制的的可（Ｈ一Ｈ）
７４塑料制造ＰＡＳＩＮＡＴＲ２１年６月刊ＬＴＣＳＭＡＵＦＣＵＥ００
产品。
生物降解聚酯，尤其是第四代ＰＡＨ—— Ｐ
透明性，但ＰＡＬ的性能强烈依赖干热历
（Ｈ — Ｏ４Ｂ）３ＢＣ一Ｈ在国内的投产填补了很史、分子量和分子量分布以及纯度等，
多产品领域的空白，真正实现了原料可并且存在玻璃化温度高，室温下易脆性持续、绿色可降解。
ｉｄｃｔｄｔａＰ３ｎｉａｔ（ＨＢ一ＨＢ）ｎＬｒａｔｏａｉｌＴｅｔｎｉｒｐｒｕｄｎｔｅｅｆｃｅｅｏ０ＬｃｎｅｔＴｅｉａｔｕｄｔｅｅｈ４ａｄＰＡｗｅｅｐｒｙｃｍｐｔｅ．ｈｅｓｌｐｏｅｔｗｏｌｏｆｔｂｌｗ１％ＰＡｏｔｎ．ｈｍｐｃｌｂｅｙｂｅｄｗｏｌ’ ｂ
现产业化。但与传统石油基材料相比，
完全生物降解聚酯，通过对碳源的控制
实现对不同共聚物含量的调控，因此

聚乳酸聚丙烯的共混改性及热学和力学性能

第41卷第2期2019年3月沈阳工业大学学报Journal of Shenyang University of TechnologyV o l.41No.2Mar .2019收稿日期：2017－07－10．基金项目：沈阳市科技计划项目（F16－154－9－00）．作者简介：张爱玲（1964－），女，辽宁盖州人，教授，博士，主要从事功能高分子材料与聚合物电解质等方面的研究．*本文已于2018－04－2008ʒ54在中国知网优先数字出版．网络出版地址：http ：∥kns．cnki．net /kcms /detail /21．1189．T．20190305．1523．022．htmldoi ：10．7688/j．issn．1000－1646．2019．02．08聚乳酸/聚丙烯的共混改性及热学和力学性能*张爱玲，刘琪芳，王松，张伟，涂英（沈阳工业大学理学院，沈阳110870）摘要：针对聚乳酸力学性能和耐热性差以及聚丙烯生物降解能力差等缺点，将聚乳酸和聚丙烯按照一定比例进行共混，以聚乙二醇为增容剂，采用双螺杆挤出机制备了聚乳酸/聚丙烯共混物，并分析了共混物力学性能和热学性能的变化．结果表明：共混物的结晶温度低于纯聚乳酸；当聚乙二醇的质量分数为9%时，共混物的两相达到完全相容，共混物的热稳定性和韧性得到提高，最大断裂伸长率为纯聚乳酸的3.7倍，但拉伸强度和弯曲强度下降；共混物的热学和力学性能均优于聚乳酸和聚丙烯．关键词：聚乳酸；聚丙烯；增容剂；热学性能；力学性能；相容性；润湿性；结晶性中图分类号：TQ 326.9文献标志码：A文章编号：1000－1646（2019）02－0159－05Blending modification and thermal and mechanical propertiesof polylactic acid /polypropyleneZHANG Ai-ling ，LIU Qi-fang ，WANG Song ，ZHANG Wei ，TU Ying（School of Science ，Shenyang University of Technology ，Shenyang 110870，China ）Abstract ：Aiming at the disadvantage that the polylactic acid （PLA ）has poor mechanical properties and thermotolerance and the polypropylene （PP ）has poor biodegradability ，the PLA and PP were blended according to a certain proportion ，the polyethylene glycol （PEG ）was taken as the compatibilizer ，and the PLA /PP blends were prepared with the double screw extruder．In addition ，the changes in the mechanical and thermal properties of blends were analyzed．The results show that the crystallization temperature of blends is lower than that of pure PLA．When the mass fraction of PEG is 9%，two phases of blends reach completely compatible ，the thermal stability and toughness of blends get enhanced ，and the maximum fracture elongation is as 3.7times as that of pure PLA ，while the tensile strength and bending strength decrease．Furthermore ，the thermal and mechanical properties of blends are better than those of PLA and PP．Key words ：polylactic acid （PLA ）；polypropylene （PP ）；compatibilizer ；thermal property ；mechanicalproperty ；compatibility ；wettability ；crystallinity聚丙烯（PP ）和聚乳酸（PLA ）都是热塑性高分子材料之一，聚丙烯硬度大，耐磨损，耐热性好，化学性质稳定，加工实用性较强，但使用后不易降解［1］．聚乳酸是新型可降解高分子材料，使用后能被自然界微生物完全降解，其机械性能和物理性能良好，但是聚乳酸质地脆，抗冲击性差，热学性能不稳定，价格昂贵［2－3］．因此，为了降低产品成本与污染，改善PLA 材料的机械性能和加工性能，人们在PLA 与PP 共混改性方面做了许多工作［4－5］．为了减少聚丙烯的用量并降低环境污染，同时使产品保持较好的力学性能，将聚乳酸和聚丙烯共混后可有效弥补两者的缺点，实现优势互补．聚乙二醇（PEG）是一种结晶的热塑性水溶性聚合物，将聚乙二醇加入PP与PLA共混物中，可提高两者的相容性．1实验部分1.1实验原料聚乳酸，ＲEVODE190，浙江海正生物材料有限公司；聚丙烯，T300，中国石化上海石油化工股份有限公司；聚乙二醇，PEG6000，江苏海安石油化工厂．1.2样品制备将PP、PLA在真空干燥箱中于80ħ放置12h，PLA/PP质量比为3/7，PEG百分含量为0%、3%、6%、9%、12%、15%．采用高速混合机将混合物料搅拌均匀，然后将混合物加入双螺杆中熔融共混，加工温度为第一段170ħ、第二段175ħ、第三段185ħ、第四段185ħ、第五段170ħ，机头温控175ħ，熔体温度控制在175ħ，熔融共混，挤出后用切粒机造粒，用注塑机注塑成样条待测．1.3测试与表征采用美国TA仪器公司Q20差式扫描量热分析仪，氮气流速50mL/min，以20ħ/min的速率降温至300ħ，恒温5min，然后再以10ħ/min的速率降温至25ħ测试熔融结晶曲线．采用日本株式会社日立制作所S-3400扫描电子显微镜电镜观察拉伸样条断裂面，断面喷金拍摄断裂面SEM 照片．采用美国TA仪器公司Q50热重分析仪，氮气气氛以10ħ/min的速率升温到800ħ，测试热分解曲线．采用宏达仪器股份有限公司GT-2EA分别按照GB/T1040-2006和GB/T9341-2008标准测试弯曲强度和弯曲模量，利用冲击试验机按照GB/T1843-1996标准测试其冲击强度．采用上海中晨数字技术设备有限公司JC2000D8接触角测量仪测试PLA/PP共混物润湿性，测量精度为0.01ʎ．2结果与讨论2.1共混物熔融和结晶行为图1为PLA/PP共混物的结晶曲线，是混合体系的一次降温曲线，曲线1 6代表PEG添加百分含量分别为0%、3%、6%、9%、12%、15%．由降温曲线可知，共混物结晶温度［6］逐渐降低，说明PEG作为增塑剂加入，可促进分子链迁移，结晶可在较低温度完成．分子量低，则在同样升温速率下冷结晶温度也低，PEG作为较小分子量使得体系结晶温度降低．图1PLA/PP共混物的结晶曲线Fig.1Crystallization curves for PLA/PP blends图2为PLA/PP共混物的熔融曲线，是混合体系的二次升温曲线，曲线1 6代表PEG添加百分含量分别为0%、3%、6%、9%、12%、15%．由二次升温曲线可知，随着PEG含量的增加，PLA和PP的熔融峰由原来各自的熔融PLA温度（Tm2）为145ħ向PP熔融温度（Tm1）为175ħ无限接近，第二个熔融温度呈现明显的递减趋势，直至两个熔融吸热峰变成一个单一熔融吸热峰，PLA作为分散剂较好地分散在PP基体中，混合相熔融温度约为147ħ，说明PEG起到了较好的增容作用．由于PEG与PLA两者的羟基相似相容，PLA羟基基团与PEG羟基基团发生反应，PEG 与PP非极性部分结合，PLA与PP通过PEG结合，共混物熔融峰由两个变为一个．图2PLA/PP共混物的熔融曲线Fig.2Melting curves for PLA/PP blends表1为以添加量为0%、3%、6%、9%、12%、15%的聚乙二醇加入聚乳酸/聚丙烯体系中，得到的混合体系熔融焓、结晶焓、熔融峰和结晶峰．由表1可知，随着聚乙二醇添加量的增大，Tm1变化量较小，而Tm2逐渐减小，说明聚乳酸和聚丙烯由两相两种熔融温度，转变为一相一个熔融温度．二次降温的冷结晶温度Tcc1有下降趋势．2.2相形态结果分析图3为仅含有PLA/PP共混物的断面扫描照061沈阳工业大学学报第41卷表1DSC 结晶和熔融参数值Tab.1Parameter values for DSC crystallization and melting PEG 百分含量/%Tcc1/ħTm1/ħTm2/ħΔHc /（J·g －1）ΔHm1/（J·g －1）ΔHm2/（J·g －1）0109.08145.59173.7568.1270.2810.853108.33144.97165.7487.9670.017.906104.38143.80153.1068.5876.14－9105.58143.99－74.0479.30－12102.58132.56－64.6079.00－15102.26143.70－44.6157.99－注：ΔHm1为PP 熔融焓；ΔHm2为PLA 熔融焓；ΔHc 为结晶焓．片，图3a f 分别代表PEG 百分含量为0%、3%、6%、9%、12%、15%．由图3a 可知，在加入PEG 为0%时，两相混合不均匀，不同尺寸的PLA 分布在PP 中，形成条形或球状且各自独立的分散相，呈现海岛结构，并未达到良好的相容．未添加增容剂的断面表面非常光滑、平整，断裂面裂口尖锐，裂纹走向基本呈现鼓泡状，呈现直线扩展，未出现应力分散及屈服现象．由于冲击韧性较差而出现的脆性断裂，是因为此时树脂体系交联密度大而表现出很强的刚性．当PEG 添加量为3%和6%时，界面逐渐平滑，如图3b 、c 所示．直到PEG 添加量为9%时，两相融为一相，说明聚乙二醇起到了较好的增容剂作用［7］．由图3d 可以看到断面上清晰的条状断裂纹理，并且界面平整，表现出了更强烈的屈服和塑性变形，呈现出良好的韧性特征．当PEG 添加量继续增加时，PLA /PP 相容性减弱，如图3e 、f 所示．当PEG 添加量为12%和15%时，出现了明显的鼓泡褶皱，这是因为PEG 添加量过高使增容剂成为了阻隔剂［8］，导致PLA /PP 两相不能较好地接触和交联，PLA 在PP 里的分散性减弱．图3PLA /PP 共混物拉伸断裂面的SEM 图像Fig.3SEM images of tensile fracture surfaces for PLA /PP blends2.3共混物热降解性能共混物的热降解过程如图4所示，各参数如表2所示．6条曲线分别代表PEG 百分含量为0%、3%、6%、9%、12%、15%的共混样品．PEG 含量为6%时，起始5%的分解温度最低，仅为312.2ħ，且分解过程是一个较为缓慢的过程，分解温度范围为285 490ħ，说明PLA /PP 进行了良好的结合，并未以小分子的方式失重．而PLA在289.3ħ开始失重，失重5%的温度为343.71ħ，说明PLA /PP 共混物比纯PLA 的初始失重点低．达到50%热失重时，温度约为450ħ，均大于纯PLA 温度343.7ħ和PP 温度423.5ħ．PLA /PP 共混物热稳定性提高，热分解有两个下降坡度，这是由于PLA 骨架在低温下分解，而PP 骨架则在较高温度下分解［9］．所有共混物的分解是PLA 上的羟基、PP 骨架、PLA 骨架以及增容剂PEG 骨架161第2期张爱玲，等：聚乳酸/聚丙烯的共混改性及热学和力学性能的共同作用．当PEG 添加量为9%时，两个下降曲线斜率接近，说明PEG 使PLA /PP 两相达到良好的相容，PLA /PP 共混材料残余百分量减少．图4PLA /PP 共混物的TG 曲线Fig.4TG curves for PLA /PP blends2.4PEG 含量对PLA /PP 混合体系力学性能的影响PLA /PP 机械性能如表3所示．由表3可知，PLA /PP 共混物随着PEG 含量的增多，断裂伸长率先增大后减小，在添加量为3%、6%、9%时断裂伸长率比添加量为0%时大，但随着添加量继续增加，断裂伸长率减小；拉伸强度呈现下降趋表2PLA /PP 共混物的热分解参数Tab.2Thermal decomposition parameters for PLA /PP blendsPEG 百分含量%T 5w t%ħT 50w t%ħCＲw t%ħT maxw t%ħ0353.6454.5 4.4464.73341.5458.0 4.4467.96312.2448.3 4.8465.89329.9450.5 2.7463.712319.9444.7 2.7462.615343.7441.20.7466.6注：T 5w t%为质量损失5%时所对应的温度；T 50w t%为质量损失50%时所对应的温度；T maxw t%为最大分解速率所对应的温度；CＲw t%为炭残余量．势，均低于纯PLA 的拉伸强度值，弯曲强度均逐渐下降，低于纯PP 和纯PLA 的弯曲强度，说明共混物韧性提高，刚性减弱．PEG 对材料的冲击性能影响不大，有下降趋势，且低于纯PLA 和纯PP 的冲击强度，说明共混物韧性有所提高［10］．PLA /PP 两相混为一相韧性显著提高，其中断裂伸长率最大为纯PLA 的3.7倍，拉伸强度和弯曲强度均有所下降．表3PEG 含量对PLA /PP 共混物力学性能的影响Tab.3Effect of PEG contents on mechanical properties for PLA /PP blendsPEG 百分含量/%断裂伸长率/%拉伸强度/MPa悬梁臂缺口冲击强度/（kJ·m －2）弯曲强度/MPa011.127.7 5.1 2.7312.925.3 4.9 2.3615.921.7 4.8 2.0913.820.5 4.8 1.9129.618.7 4.7 1.7153.915.74.61.22.5润湿性接触角测试结果如表4所示．PLA /PP 共混物接触角先增大，当PEG 添加量达到15%时，纯PP 接触角为77.31ʎ，PLA /PP 共混物接触角相对于纯PP 减小了14%，相对于PEG 添加量为0%时减小了4%，说明PLA /PP 共混材料润湿性得到明显提高，润湿性提高有利于PLA /PP 包装材料的降解，有利于构建环境友好型社会．表4PLA /PP 共混物的接触角Tab.4Contact angle for PLA /PP blendsPEG 百分含量%接触角（ʎ）069.26374.50673.33PEG 百分含量%接触角（ʎ）967.931266.591566.543结论在PEG 添加量为9%时，共混物熔融峰由两个合为一个，PLA /PP 达到良好的相容．PLA /PP 共混物力学性能相对于纯PLA 有所提高，并且结晶温度降低，材料耐热性提高．PLA /PP 共混物亲水性有显著提高，相对于纯PP 提高了20%，有利于塑料降解．经实验证明，在PLA /PP 以3/7比例混合，加入聚乙二醇作为增塑剂，有效地提高了PLA /PP 的相容性，改善了力学性能，同时增强了耐热性能，提高了降解性．参考文献（Ｒeferences ）：［1］黄冬．纳米二氧化锰催化降解聚丙烯酰胺工艺条件研究［J ］．能源化工，2017，38（2）：21－24．261沈阳工业大学学报第41卷（HUANG Dong．Study on the conditions of nanome-ter manganese dioxide catalytic degradation of polyac-rylamide［J］．Energy Chemical Industry，2017，38（2）：21－24．）［2］张俊馨，白红伟．聚乳酸及其立构复合物研究进展与应用［J］．中国氯碱，2017（5）：45－47．（ZHANG Jun-xin，BAI Hong-wei．Ｒesearch progressand application of polylactic acid and stereo structurecomplex［J］．China Chlor-Alkali，2017（5）：45－47．）［3］胡建军．聚乳酸合成技术研究进展［J］．化工进展，2012，31（12）：2724－2728．（HU Jian-jun．Ｒesearch progress in polylacticacid syn-thesis［J］．Chemical Industry and Engineering Pro-gress，2012，31（12）：2724－2728．）［4］王晓梅，陈才深．聚乳酸/聚丙烯共混纺粘纤维的制备及其性能［J］．纺织学报，2017，38（1）：13－16．（WANG Xiao-mei，CHEN Cai-shen．Preparation andproperties of polylactic acid/polypropylene blendspunbonded fibers［J］．Journal of TextileＲesearch，2017，38（1）：13－16．）［5］宋晓丽，陈莹，许玉芝，等．聚丙烯酸酯微球的制备及其增韧聚乳酸的研究［J］．林产化学与工业，2014，34（3）：60－64．（SONG Xiao-li，CHEN Ying，XU Yu-zhi，et al．Pre-paration of polyacrylate microsphere and its applicationin toughening of polylactic acid［J］．Chemistry andIndustry of Forest Products，2014，34（3）：60－64．）［6］黄伟江，秦舒浩，张凯，等．成核剂改善聚乳酸结晶行为的研究进展［J］．塑料工业，2013，41（1）：12－17．（HUANG Wei-jiang，QIN Shu-hao，ZHANG Kai，et al．Ｒesearch progress on improvement of polylacticacid crystallization behavior by nucleating agent［J］．China Plastics Industry，2013，41（1）：12－17．）［7］王梦，翁云宣，宋鑫宇．助剂在聚乳酸/植物纤维复合材料中的应用［J］．中国塑料，2017，31（7）：9－15．（WANG Meng，WENG Yun-xuan，SONG Xin-yu．Areview on applications of additives for poly（lacticacid）/plant fiber composite［J］．China Plastics，2017，31（7）：9－15．）［8］李卫娜，杨云峰，王标兵，等．高分子材料阻隔技术的研究进展［J］．天津化工，2008，22（5）：15－17．（LI Wei-na，YANG Yun-feng，WANG Biao-bing，et al．Ｒesearch progress of polymer barrier technology［J］．Tianjin Chemical Industry，2008，22（5）：15－17．）［9］韩宇辰，黄震，冯梅，等．可降解聚乳酸的热分解动力学研究［J］．包装工程，2012，33（19）：75－78．（HAN Yu-chen，HUANG Zhen，FENG Mei，et al．Study on thermal decomposition kinetics of biodegra-dable poly lactic acid［J］．Packing Engineering，2012，33（19）：75－78．）［10］张爱玲，郭婷婷，王松．丙烯酸在碳纤维表面的电聚合改性［J］．沈阳工业大学学报，2016，38（5）：491－496．（ZHANG Ai-ling，GUO Ting-ting，WANG Song．Electropolymerization modification on surface of car-bon fiber with acrylic acid［J］．Journal of ShenyangUniversity of Technology，2016，38（5）：491－496．）（责任编辑：钟媛英文审校：尹淑英）361第2期张爱玲，等：聚乳酸/聚丙烯的共混改性及热学和力学性能。

PLA与腰果酚共混相容性的模拟分析

PLA与腰果酚共混相容性的模拟分析
周密;朱林林;金效齐;朱小龙;李宗群;李席
【期刊名称】《绥化学院学报》
【年(卷),期】2022(42)6
【摘要】为生物基增塑剂腰果酚(Cardanol,CD)应用于改性聚乳酸(PLA)提供参考,用分子动力学模拟,建立不同CD含量(0,5%,15%,25%和100%)PLA/CD共混体系模型,通过计算分析PLA与CD的溶度参数、PLA/CD体系径向分布函数(g(r))和玻璃化转变温度(Tg)。

探索PLA/CD体系相容性和相互作用,结果表明,PLA与CD溶度参数差为1.45(J∙cm^(-3))^(1/2),PLA与CD相容,可形成部分相容共混物。

g(r)结果表明CD含量0~25%时,PLA/CD体系部分相容。

添加CD含量分别为5%,15%,25%时,PLA的Tg(340.9 K)分别降低了25.7 K,36.3 K和69.9 K,混合物Tg随CD含量增加而降低,CD能显著改善PLA塑性。

PLA及PLA/CD体系的Tg 计算值与已有实验值基本一致。

【总页数】4页(P144-147)
【作者】周密;朱林林;金效齐;朱小龙;李宗群;李席
【作者单位】蚌埠学院硅基新材料安徽省工程技术研究中心;南京理工大学化工学院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ32
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聚乳酸_聚氨酯弹性体共混复合材料结构与性能研究

塑料工业CH I N A P LASTI CS I N DUST RY 第37卷第5期2009年5月3联系人yelin wh@1261com作者简介:冯飞,男,1982年生,硕士研究生,主要从事聚乳酸共混复合改性研究。

树脂改性与合金聚乳酸/聚氨酯弹性体共混复合材料结构与性能研究冯　飞,叶　林3(高分子材料工程国家重点实验室,四川大学高分子研究所,四川成都610065) 摘要:采用综合性能优良的聚氨酯弹性体(TP U )与聚乳酸(P LA )共混复合,以改善P LA 的力学韧性。

应用动态力学性能分析(DMA )对共混体系的相容性进行了研究,应用扫描电镜(SE M )对其脆断断面和冲击断面形貌进行了分析。

研究结果表明:TP U 的加入显著提高了P LA 的力学性能,加入质量分数为20%的TP U 即可使其断裂伸长率达350%,缺口冲击强度达25kJ /m 2,并保持了较高的拉伸强度;TP U 在P LA 连续相中呈均匀的小球状分散,当其质量分数达到30%时,共混体系趋于双连续结构,具有较好相容性;其冲击断面粗糙不平,为典型的韧性破坏,表明TP U 对P LA 起到有效的增韧作用。

关键词:聚乳酸;聚氨酯弹性体;共混复合;相容性;增韧中图分类号:T Q32112;T Q32318 文献标识码:B 文章编号:1005-5770(2009)05-0012-04Study on the Structure and Property of Polyl acti c Ac i d /Polyurethane El a to mer BlendFENG Fei,YE L in(State Key Lab of Poly merMaterials Eng .,Poly mer Research I nstitute of Sichuan University,Chengdu 610065,China )Abstract:I n order t o exp l ore the way f or i m p r oving the t oughness of polylactic acid (P LA ),polyure 2thane elast o mer (TP U )with excellent mechanical p r operties was app lied t o be blended with P LA.The struc 2ture and p r operties of P LA /TP U blends were studied in ter m s of the mechanical,mor phol ogies and ther malp r operties .The results indicated that additi on of TP U could i m p r ove the mechanical p r operties of P LA re mark 2ably .The el ongati on at break could reach t o 350%,and the notched iz od i m pact strength could reach t o25kJ /m 2with 20wt%TP U.The s pherical particles of TP U dis persed homogeneous in P LA matrix,and thebi 2continuous structure was f or med in p resence of 30wt%TP U.The blends were partially compatible syste m.The i m pact fracture surface of the blends p resented much r oughness,and exhibited the character of t ough fracture,indicating the obvi ous t oughening effect of TP U on P LA.Keywords:Polylactic Acid;Polyurethane Elast o mer B lends ;B lend Co mposite;Co mpatibility;T oughening 聚乳酸(P LA )是人工合成的可生物降解的热塑性脂肪族聚酯,它不仅来源于玉米、谷物等可再生资源,而且还具有良好的生物相容性,是最有前途的可生物降解高分子材料之一,广泛用于生物医用材料、包装材料、日用塑料制品、纺织面料、农用地膜等领域。