聚乳酸_有机蒙脱石纳米插层复合材料的制备及表征
zjh
可生物降解聚乳酸纳米复合材料的研究进展摘要聚乳酸具有良好的机械性能、热塑性、生物相容性和生物降解性等, 广泛应用于可控释材料、生物医用材料、组织工程材料、合成纤维等领域。
将填充剂以纳米尺度分散在聚乳酸基体中形成聚乳酸纳米复合材料, 能显著提高聚乳酸的机械性、气体阻隔性能、热性能及生物降解性能, 受到国内外学者及工业界的广泛关注。
本文针对近年来在聚乳酸纳米复合材料的制备方法、结构表征与性能测试等方面取得的研究成果进行综述, 并对今后的研究方向进行了展望。
关键词聚乳酸; 可生物降解; 纳米复合材料; 蒙脱石; 聚多糖1 引言近年来, 由于大量聚烯烃等来源于石油产品的聚合物被广泛应用于包装材料领域, 它们被使用后很难回收而直接被弃入环境中, 造成很严重的环境污染问题。
现行处理此类固体污染物的方法通常是填埋或焚烧处理, 但是焚烧处理过程中易产生有害气体二次污染环境, 埋处理又会占用大量有限的土地资源, 传统聚烯烃塑料制品化学、生物稳定性强, 填埋后上百年也几乎不会分解, 造成土壤板结、作物减产、填埋地寿命变短等新的环境压力。
以可生物降解的聚合物替代传统石油基聚合物是解决上述环境污染问题的有效途径,聚乳酸被认为是最具开发应用价值的可生物降解聚合物, 它是由乳酸直接缩合或乳酸二聚体丙交酯开环聚合而形成的高分子, 而乳酸主要来源于自然界十分丰富的可再生植物资源如玉米淀粉、甜菜糖等的发酵, 聚乳酸在自然环境中可被水解或微生物降解为无公害的最终产物CO2 和H2O,对其进行堆肥或焚烧处理也不会带来新的环境污染[ 1]。
根据纳米填充剂的种类不同, 可以将其分为聚乳酸2无机纳米复合材料和聚乳酸2有机纳米复合材料两类, 本文针对近年来国内外在两类聚乳酸纳米复合材料的制备方法、结构表征与性能测试等方面取得的研究成果进行综述。
2 聚乳酸2无机纳米复合材料近年来, 将无机增强剂(包括蒙脱石、合成云母、碳纳米管、羟基磷灰石、二氧化硅和碳酸钙等)以纳米尺度分散在聚乳酸基体中形成聚乳酸2无机纳米复合材料, 能显著提高聚乳酸的机械性、气体阻隔性能、热性能及生物降解性能, 受到国内外学者及工业界的广泛关注[ 2]。
分析聚乳酸纳米颗粒的制备与表征
分析聚乳酸纳米颗粒的制备与表征本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！1 前言聚乳酸[Poly(lactic Acid), PLA]是一种高分子聚合物，分子式为(C3H4O2)n. 美国食品药品监督管理局(FDA)已批准聚乳酸为药用辅料，其在生物医药领域的应用被广泛地研究. 聚乳酸具有良好的生物可降解性和生物相容性，能被降解为CO2和水，中间产物乳酸也是体内正常的糖代谢产物，不会在重要器官聚集，在生物医学领域有广泛的应用，如用于骨折手术固定材料、手术缝合线、药物递送系统等. 近年来，基于纳米技术的药物输送方法引起了科学界和企业界的极大关注，纳米颗粒已成为具有巨大应用前景的新型药物或基因递送载体，可将药物定向输送到器官、组织或细胞，为恶性肿瘤、心脑血管疾病，神经系统疾病的治疗提供新的解决方案.某些纳米颗粒还可通过毛细管渗透穿越生理屏障，使药物在体内特定部位累积，改变药物在体内的分布，降低药物的毒副作用，同时提高药物的治疗效率. 另外，纳米颗粒可作为抗原递送与佐剂系统，显著增强机体对抗原的特异性免疫应答水平，并能改变抗原提呈途径，显著增强细胞免疫应答水平. 目前，PLA 纳米颗粒通常采用乳化溶剂挥发法制备，用二氯甲烷溶解PLA，通过高速搅拌、均质、超声制备乳液，溶剂挥发后得到PLA纳微颗粒. 采用该法制备PLA 纳米颗粒时，通常需要超声波制备乳液，能量消耗高，且不易规模化制备;以二氯甲烷为有机溶剂，存在溶剂残留;制备过程中加入乳化剂，增加了后期去除步骤;所制纳米颗粒粒径分布宽，收率较低. 本研究采用改良的纳米沉淀技术制备PLA 纳米颗粒，使用毒性较低的乙醇和丙酮作为油相，提高了纳米颗粒应用的安全性;不添加任何乳化剂或沉淀剂，省去了去除杂质过程，提高了收率. 利用PLA在溶剂中溶解性能的改变使其从溶剂中析出形成纳米颗粒. 油相加入水相时，油相中的水溶性有机溶剂向水相中扩散，迅速穿透油水界面，在界面形成湍流，降低表面张力，使液滴不断变小. 不溶于水的聚合物向界面迁移、沉积并固化，形成纳米级颗粒. 采用响应面分析法[13,14]对影响纳米颗粒制备的因素进行了优化，得到了最佳工艺条件.2 实验材料与试剂聚乳酸(相对分子质量约10 Da，山东医疗器械研究所)，无水乙醇(20℃时密度为g/mL，相对分子质量为，纯度≥%，国药集团化学试剂有限公司)，丙酮(20℃密度为g/mL，相对分子质量为，纯度≥%，北京化工厂)，尼罗红(北京索莱宝科技有限公司)，Alexa635-鬼笔环肽(Invitrogen 公司)，去离子水实验室自制. 实验设备和分析仪器RT10 磁力搅拌器(德国IKA 公司)，SB25-12DTD超声波清洗器(宁波新芝生物科技股份有限公司)，Zetasizer Nano ZS 动态光散射粒度仪(英国Malvern Instruments 公司)，Ultrospec 2100 pro 紫外分光光度计[安玛西亚(中国)有限公司]，ABJ 220-4M 分析天平(德国KERN 天平公司) ，JSM-6700F 扫描电子显微镜和JEM-2100 透射电子显微镜(日本JEOL 公司)，3 cm 长条形搅拌磁子，TCS SP 5 激光共聚焦显微镜(德国Leica公司).实验方法聚乳酸在混合油相中的溶解性测定选择丙酮与乙醇混合油相溶解PLA. 称取100 mg PLA，置于样品瓶中，油相总体积为10 mL. 改变油相中乙醇体积比，用紫外分光光度计测定油相溶液在680 nm 下的透过率，观测聚乳酸在油相中的溶解性.聚乳酸纳米颗粒的制备采用纳米沉淀法制备PLA 纳米颗粒，流程如图1所示. 称取一定量PLA，加入混合油相中，置于超声清洗器中超声10 min使其充分溶解. 量取90 mL去离子水置于250 mL 的烧杯中，烧杯置于磁力搅拌器上，调整磁力搅拌速度为400 r/min，用滴管将油相缓慢滴加到水相中，持续匀速磁力搅拌，使有机试剂挥发，形成粒径均一的纳米颗粒.聚乳酸纳米颗粒制备工艺优化采用响应面法(Response Surface Methodology, RSM)对制备工艺条件进行优化，采用Design Expert软件进行优化实验设计，依据中心组合实验设计原理，通过前期考察，以PLA 质量(A)、油相中乙醇含量(B)及油相体积(C)作为因素，以纳米颗粒的粒径为指标，实验因子与水平设计见表聚乳酸纳米颗粒粒径测定PLA 纳米颗粒粒径采用动态光散射粒度仪测定. 取1 mL PLA 纳米颗粒悬浮液加入样品池中，置于动态光散射粒度仪的样品槽中，测定PLA 颗粒的粒径及其分布.3 结果与讨论聚乳酸在混合油相中的溶解性能物质的内聚性质用内聚能表征，单位体积材料的内聚能为内聚物密度，其平方根为溶度参数，可衡量两种材料是否共溶. 当聚合物与有机试剂的溶度参数相近时，二者可共混且共溶性良好.响应面法优化纳米颗粒制备工艺通过Design Expert 软件设计响应面实验，考察聚乳酸用量(A)、油相中乙醇体积分数(B)及油相体积(C)三个因素对聚乳酸纳米颗粒制备的影响，以纳米颗粒粒径最小为指标进行评价，实验方案与结果见表 2.4 结论通过纳米沉淀法制备聚乳酸(PLA)纳米颗粒，采用响应面分析法建立数学模型对制备工艺进行优化，由研究结果得到如下结论：(1)当混合溶剂中乙醇的体积分数大于65%时，PLA不能很好地溶解于混合溶剂中. (2)采用响应面法优化得到的最优制备条件为：PLA用量mg，油相中乙醇体积分数%，油相体积mL. 该条件下所制PLA颗粒粒径为nm，多分散系数PDI 值为，与预测值偏差较小. (3)所制PLA 纳米颗粒与巨噬细胞共培养，巨噬细胞将大量PLA 纳米颗粒吞噬，表明PLA 纳米颗粒有望后续作为免疫佐剂。
结构性复合材料——蒙脱石纳米复合材料的制备、结构与性能
聚合物——蒙脱石纳米复合材料的制备、结构与性能摘要从结构的观点出发，将聚合物一蒙脱石纳米复合材料划分为插层型、层离型和混合型(插层型+层离型)，探讨了影响蒙脱石纳米化的因素，提出了蒙脱石纳米化中值得注意的几个问题。
关键词蒙脱石聚合物纳米复合材料结构1 蒙脱石纳米化的结构原理蒙脱石是具有2：1型结构的层状硅酸盐矿物，其基本结构单元层是由两层硅氧四面体层中间夹一层铝(镁)氧(氧氢)八面体层构成的，结构单元层厚约lnm。
由于四面体层及八面体层中存在广泛的类质同象代替，使得结构层带有永久性负电荷。
为平衡电荷，层间充填有阳离子和水分子(阳离子为水化阳离子)。
层间阳离子具有可交换性，可与多种无机、有机阳离子进行交换。
结构层间存在弱的静电作用力，将结构层凝聚于一体，但结构单元层沿垂直层面的方向堆垛层数平均仅在1o～2O层(即晶层厚约10～ 20nm)，结构层沿a及b方向延展通常不超过1OOnm [1]实际的蒙脱石结构存在很多缺陷，如晶格畸变、晶层堆垛的不规则性，会导致蒙脱石有序度、结晶度的变化；结构层端面的断键又可形成可变电荷；晶层内的类质同象会产生层电荷及层电荷分布的不均匀性。
这些缺陷对蒙脱石的表面物化性能会产生明显的影响，继而影响其纳米化。
蒙脱石较坚固的结构单元层、层间较弱的作用力以及层间具有可交换性阳离于是其能够通过插层作用进行纳米化的结构基础。
2 聚合物一蒙脱石纳米复合材料的制备方法——插层复合法对具有层状结构的蒙脱石等粘土矿物，用一定的物理或化学方法，将单体或聚合物分子插进蒙脱石结构单元层间，以部分或全部破坏层间的作用力。
部分破坏层间作用力形成插层型纳米蒙脱石，其是指高分子链插入层间后仅使层间距扩大，未达到使结构单元层完全脱离联系的地步，结构层在聚合物中仍保持近程有序，远程无序，蒙脱石分布不很均匀，具有一定的方向性，纳米粒度大，属于低层次的纳米化。
这种复合材料中高分子链分布在层间，空间运动受限制，在一定加工条件下可制成各向异性材料。
聚乳酸纳米复合材料的制备及性能
聚乳酸纳米复合材料的制备及性能本文讨论了聚乳酸（PLA）的改性方法一复合改性。
主要论述了三种复合类型：聚乳酸/刚性纳米粒子复合材料、聚乳酸/层状硅酸盐纳米复合材料、聚乳酸/碳纳米管复合材料。
标签：聚乳酸；复合材料；生物降解聚乳酸（PLA）是生物降解塑料中最优异的产品之一，它生物相容性好，无毒无刺激。
但其固有缺陷如脆性大、耐热性差、成本高等限制了它的广泛应用。
因此聚乳酸改性成为研究焦点。
纳米复合改性因操作简单，效果立竿见影而成为聚乳酸改性领域的主要研究方向。
1 聚乳酸纳米复合材料目前制备的聚乳酸纳米复合材料主要有3类：聚乳酸/刚性纳米粒子复合材料、聚乳酸/层状硅酸盐纳米复合材料、聚乳酸/碳纳米管复合材料。
1.1 聚乳酸/刚性纳米粒子复合材料用来增强聚乳酸的刚性纳米粒子主要包括SiO2、CaCO3、TiO2等。
Li等研究了纳米SiO2对PLA复合材料性能的影响。
结果表明改性后PLA复合材料具有高的储能模量和降解速率。
周凯等通过熔融共混制备了PLA/CaCO3复合材料，发现CaCO3使PLA的断裂从脆性转变为韧性，复合材料的耐热性和结晶性都得到提高。
莊韦等通过原位聚合法制备PLA/TiO2纳米复合材料，结果表明复合材料的玻璃化转变温度和热分解温度提高；拉伸强度、弹性模量、断裂伸长率增大。
环氧基笼型倍半硅氧烷（POSS）也可以改性聚乳酸。
于静等制备了PLA/POSS 复合材料，发现POSS可以提高PLA的结晶速率、力学性能和降解速率。
1.2 聚乳酸/层状硅酸盐纳米复合材料层状硅酸盐具有片层结构，片层之间可以容纳聚合物分子。
沈斌等制备了PLA/MMT纳米复合材料，结果表明复合材料力学性能得到改善，结晶度提高。
马鹏程等用有机改性蒙脱土（OMMT）制备PLA复合材料，结果表明形成插层还是剥离结构取决于OMMT含量。
3%OMMT可以提高PLA 的力学性能和热性能；OMMT增加了PLA熔体强度，在挤出发泡时充当成核剂，降低发泡剂气体向熔体外部的扩散。
《2024年聚乳酸纳米复合材料的制备与性能研究》范文
《聚乳酸纳米复合材料的制备与性能研究》篇一一、引言随着环保意识的日益增强和可持续发展理念的深入人心，生物基聚合物如聚乳酸（PLA）等逐渐成为研究热点。
聚乳酸纳米复合材料（PLANCs）作为其中一种重要的生物基材料，具有优异的物理性能和生物相容性，广泛应用于生物医疗、包装和3D 打印等领域。
本文将探讨聚乳酸纳米复合材料的制备方法、工艺流程及性能研究，旨在为该领域的研究与应用提供一定的理论基础和实践指导。
二、聚乳酸纳米复合材料的制备1. 材料选择与准备制备聚乳酸纳米复合材料，首先需要选择合适的纳米填料和聚乳酸基体。
常用的纳米填料包括纳米碳酸钙、纳米二氧化硅等。
此外，还需准备溶剂、催化剂等辅助材料。
2. 制备方法（1）溶液共混法：将聚乳酸与纳米填料在溶剂中混合，形成均匀的溶液，然后通过蒸发、浇注等方式得到复合材料。
（2）熔融共混法：在高温下将聚乳酸与纳米填料熔融共混，然后冷却固化得到复合材料。
（3）原位聚合法：在纳米填料存在的情况下，进行聚乳酸的聚合反应，使纳米填料与聚乳酸在分子级别上实现复合。
三、工艺流程及参数设置1. 工艺流程制备聚乳酸纳米复合材料的工艺流程主要包括材料准备、混合、成型和后处理四个步骤。
具体流程如下：材料选择与准备→溶液共混或熔融共混→成型→后处理（如热处理、表面处理等）。
2. 参数设置在制备过程中，需要设置合适的温度、压力、时间等参数。
例如，在熔融共混法中，需要设置较高的温度以使聚乳酸和纳米填料充分熔融；在后处理过程中，需要设置适当的热处理温度和时间，以提高材料的结晶度和热稳定性。
四、性能研究1. 物理性能通过对聚乳酸纳米复合材料进行拉伸、弯曲、冲击等测试，可以评估其物理性能。
研究发现，适量添加纳米填料可以提高材料的硬度、强度和韧性，同时保持良好的加工性能。
2. 生物相容性聚乳酸纳米复合材料具有良好的生物相容性，可用于生物医疗领域。
通过对材料进行细胞毒性、血液相容性等测试，可以评估其生物相容性。
聚乳酸_蒙脱土纳米复合材料的原位聚合及表征_车晶
聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料的原位聚合及表征Poly lact ide/M ont morillonite N anocomposites I n situPoly merization and Characterization车 晶,秦 凡,杨荣杰(北京理工大学材料学院,北京100081)CH E Jing,Q IN Fan,YANG Rong jie(School of M aterial Science and Engineering,BeijingInstitute of T echno logy,Beijing100081,China)摘要:从乳酸出发,在乳酸脱水结束后、缩聚开始之前将蒙脱土和催化剂一起加入反应体系,通过原位熔融直接缩聚法制得较高分子量聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料。
X RD和T EM结果表明:蒙脱土(M M T)添加量为0.5%(质量分数,下同)时制得剥离型纳米复合材料,添加量为1%时产物剥离与插层结构并存。
力学性能研究表明:M M T含量为0.5%和1%时,聚乳酸(PL A)的强度和韧性有明显提高,M M T含量进一步增加,力学性能下降。
SEM对断裂面的观察显示出, M M T含量为0.5%时,PL A是韧性断裂特征。
关键词:聚乳酸;蒙脱土;原位聚合;纳米复合材料中图分类号:O6 文献标识码:A 文章编号:1001 4381(2011)01 0028 05Abstract:H igh mo lecular w eight po lylactide/m ontm orillonite nano com posites were obtained through in situ m elt po lyco ndensation method in w hich the montmorillo nite(M MT)w as added after dehydra tion and before the po lycondensation.T he results of XRD and T EM show that ex fo liated nanocompos ites are obtained w hen the addition of montmor illonite is0.5%(mass fraction),and bo th intercalated and exfoliated str uctures are obtained w hen it is1%.W hen the m ass fractions of mo ntmo rillonite are 0.5%and1%,the tensile strength,elongatio n at br eak and im pact str ength of the nanocomposites are better than those of pure po lylactide(PLA).When they are hig her,these m echanical proper ties be come w o rse.SEM im ag e of PLA M M T0.5(the mass fraction o f m ontm orillonite is0.5%)sho w s a fracture toughness characterizatio n.Key words:poly lactide;mo ntmo rillonite;in situ po lymerization;nanoco mposite聚乳酸(Po lylactide,PLA)/蒙脱土(Montmor il lonite,MM T)纳米复合材料由于其对材料力学、耐热及结晶等性能方面的提高而成为聚乳酸改性的一个重要的新兴方向。
《聚乳酸纳米复合材料的制备与性能研究》范文
《聚乳酸纳米复合材料的制备与性能研究》篇一一、引言随着科技的不断进步，聚乳酸（PLA）作为一种可生物降解的聚合物材料，在环保和可持续性方面得到了广泛的关注。
为了进一步提高其性能，纳米复合材料技术被广泛应用于聚乳酸的改良。
本文旨在研究聚乳酸纳米复合材料的制备方法及其性能，以期为相关领域的研究和应用提供参考。
二、聚乳酸纳米复合材料的制备1. 材料选择制备聚乳酸纳米复合材料，首先需要选择合适的纳米填料和聚乳酸基材。
常见的纳米填料包括纳米碳酸钙、纳米二氧化硅等。
本实验选择纳米二氧化硅作为填料，具有高比表面积和优异的物理化学性能。
2. 制备方法聚乳酸纳米复合材料的制备主要采用熔融共混法。
首先，将聚乳酸与纳米二氧化硅按一定比例混合，然后在高温下进行熔融共混，使纳米填料均匀分散在聚乳酸基材中。
三、聚乳酸纳米复合材料的性能研究1. 力学性能通过拉伸试验和冲击试验，研究聚乳酸纳米复合材料的力学性能。
实验结果表明，加入纳米二氧化硅后，聚乳酸纳米复合材料的拉伸强度和冲击强度均有所提高，表明纳米填料的加入有助于提高材料的力学性能。
2. 热学性能采用差示扫描量热法（DSC）和热重分析法（TGA）研究聚乳酸纳米复合材料的热学性能。
实验结果显示，纳米填料的加入使聚乳酸纳米复合材料的玻璃化转变温度和热分解温度均有所提高，表明纳米填料有助于提高材料的热稳定性。
3. 生物相容性聚乳酸作为一种可生物降解的聚合物材料，其生物相容性是评价其性能的重要指标。
通过细胞毒性试验和体内降解试验，研究聚乳酸纳米复合材料的生物相容性。
实验结果表明，聚乳酸纳米复合材料具有良好的生物相容性，且降解速度适中，有利于减少对环境的污染。
四、结论本文研究了聚乳酸纳米复合材料的制备方法和性能。
通过熔融共混法将纳米二氧化硅与聚乳酸混合，制备出具有优异力学性能和热稳定性的聚乳酸纳米复合材料。
此外，该材料还具有良好的生物相容性和适中的降解速度，有望在环保和生物医学等领域得到广泛应用。
聚乳酸纳米粒子的制备及其作为免疫佐剂的应用研究
先提要，我们将按照从简到繁、由浅入深的方式来探讨聚乳酸纳米粒子的制备及其作为免疫佐剂的应用研究这一主题，以便您能更深入地理解。
在文章中，我们将多次提及这一主题，并在总结和回顾性的内容中全面、深刻和灵活地理解主题。
我们也会共享我们对这个主题的个人观点和理解。
接下来就让我们开始撰写这篇文章。
正文：1. 聚乳酸纳米粒子的制备聚乳酸纳米粒子是一种具有潜在应用前景的纳米材料，其制备方法通常包括溶剂挥发法、乳化-溶剂挥发法、微乳液法等。
在这些方法中，溶剂挥发法是最常用的方法之一。
它通过将聚乳酸与有机溶剂混合并加热，使得溶剂挥发后得到聚乳酸纳米粒子。
乳化-溶剂挥发法则是通过将聚乳酸与表面活性剂乳化后，再使溶剂挥发，从而得到聚乳酸纳米粒子。
2. 聚乳酸纳米粒子作为免疫佐剂的应用研究近年来，研究发现聚乳酸纳米粒子作为免疫佐剂具有广阔的应用前景。
在疫苗设计中，聚乳酸纳米粒子可以作为载体，能够增强抗原的稳定性和免疫原性。
聚乳酸纳米粒子还能够促进抗原的递呈和诱导免疫细胞的活化，从而增强免疫应答。
聚乳酸纳米粒子作为免疫佐剂在疫苗研究和临床应用中具有重要意义。
3. 个人观点和理解我个人认为，聚乳酸纳米粒子作为免疫佐剂的应用研究在医学领域具有巨大的潜力和意义。
随着纳米技术的发展，聚乳酸纳米粒子作为疫苗载体已经取得了一系列积极的研究成果，并且在临床试验中显示出良好的安全性和免疫增强效果。
未来，我相信聚乳酸纳米粒子在疫苗研究和临床应用中将会发挥越来越重要的作用，为人类健康和医学进步做出更大的贡献。
总结和回顾：在本文中，我们深入探讨了聚乳酸纳米粒子的制备及其作为免疫佐剂的应用研究。
我们从聚乳酸纳米粒子的制备方法开始，逐步展开到其在免疫学领域的应用研究，全面分析了其在疫苗设计和免疫增强方面的重要作用。
我们也共享了个人对这一主题的观点和理解，展望了聚乳酸纳米粒子在未来的发展前景。
希望本文能对您对聚乳酸纳米粒子的认识有所帮助，并为您对这一主题的深入理解提供一定的指导和启发。
聚乳酸／蒙脱土纳米复合材料的制备及其热力学性能研究
作 者 简 介 ： 胜 （ ９ ９ ） 博 士 ， 教 授 ， 究 方 向有 机 ／ 文 １ ７一 ， 副 研 无
机 复合 功 能高 分 子 材 料 。Ｅ ｍａｌｙ ｎｃ８ ＠ ｙ ｈ ｏ ｃ 。 － ｉ ａ ｌ ３ ａ ｏ ．ｎ ： ５ 基 金 项 目 ：湖 北 省 教 育 厅 优 秀 中 青 年 人 才 项 目
比纯 Ｐ Ａ 的要 高 ； ＭＭＴ质量分数 为 ５ 时 ， Ｌ 当 复
在 Ｐ Ａ／ Ｌ ＭＭＴ 纳 米 复 合 材 料 的制 备 过 程 中， ＭＭＴ 质 量 分 数 分 别 为 ｌ ， ， ％ ， ％， ％ ３ ５ ７
６ ． ８２ ８ ． ６５ １７９ ２ ． １４６ ０ ．
仪 器 有 限 公 司 ；悬 臂 梁 冲 击 机 ，ＸＣ 一Ｏ Ｊ５ Ｃ ＨＡＲ Ｙ， 海 化 工 机 械 四厂 ； 体 流 动 速 率 Ｐ 上 熔 仪， ＸＮＲ ４ ０ 承德 大华 试 验 机 有 限公 司 ； 失 一０ Ｂ， 热
盐矿物 ， 原料来 源广 ， 格低廉 ， 其 价 同时它 又具 有 纳米小 尺 寸效应 、 层状 结构 效应 和表 面 与界面 效
应， ＭＭＴ在单 体 或 基 体 聚 合 物 中 的分 散 、 层 插
收稿 日期 ：０ １０—９ 修 改 稿 收 到 日期 ：０ ２０ —５ ２ １－７０ ； ２ １ —４０ 。
ｔ ｓ ． Ｔｈｅ ｅ ｕ ｔ ｓ ｗ ｔ ａ Ｍ Ｍ Ｔ ｃ ｎ ｏ ｇｈｅ ａ ｒ ｉ ｏ ｃ ＰＬＡ ｗｈｅ ｈｅ ｏｎ ｅ ｔ ｅｔ ｒ ｓ ｌｓ ｈｏ ｈｔ ａ ｔ ｕ ｎ ｎｄ ｅｎｆ ｒ ｅ ｎ ｔ ｃ ｔ ｎ ｏｆ
Ｍ Ｍ Ｔ Ｓ ｕ ｄ ｒ ７ ． Ｔｈ ｅ ｓｌ ｔ ｅ ｇ ｈ ｉ ｅ ｔ ｗｈ ｎ ｔ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔ ｏ Ｍ Ｔ Ｓ ５ ； ｔ ｅ ｉ ｎ ｅ ｅ ｔ ｎ ｉ ｓ ｒ ｎ ｔ Ｓ ｂ ｓ ｅ ｈ ｏ ｔ ｎ ｆ Ｍ ｅ ｉ ｈ
聚乳酸复合材料的制备与表征
学位论文独创性声明学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得直昌太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。
签字日期:纠弓年,月目学位论文作者签名手写:蔓两在学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解宙昌太堂有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。
本人授权直昌太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。
同时授权中国科学技术信息研究所和中国学术期刊光盘版电子杂志社将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》和《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》中全文发表,并通过网络向社会公众提供信息服务。
保密的学位论文在解密后适用本授权书学位论文作者签名手写:呈甬纠导师签名手写:≯辫易签字日期:签字目期:沙;年月乙‖;年月日摘要摘要世纪以来,随着环境的曰益恶化与资源的日益短缺,人们越来越多的关注能利用可再生资源制备并可生物降解的材料。
目前,多种可降解材料已经被人们开发出来,用于替代从石油等化石资源制备的塑料材料。
聚乳酸是一种可由玉米淀粉等可再生资源制备、可完全生物降解的聚合物,并且最终降解产物是二氧化碳和水,对环境无毒作用、无污染,因此引起了人们的重视。
然而,由于聚乳酸材料韧性不足,耐热性能差,生产加工时间过长等这些因素限制了材料在工业生产中的应用。
为了解决这些问题,拓展材料的应用,人们采取了很多方法改善它的性能。
研究发现,在中添加其他材料做成复合材料,可以有效的增强它的热学和力学性能。
本论文通过将无机纳米粉体添加到材料中制备复合材料,增强材料的热学和力学性能。
聚乳酸纳米纤维材料的制备及其性能研究
聚乳酸纳米纤维材料的制备及其性能研究近年来，纳米材料的制备和研究备受关注，因其特殊的性能和应用前景。
其中，聚乳酸（PLA）纳米纤维材料是一种新兴的功能材料，具有优异的力学性能、光学性能和生物相容性，被广泛应用于医学、纺织、电子等领域。
一、PLA纳米纤维制备方法PLA纳米纤维的制备方法主要有静电纺丝法、旋转纺丝法、相分离纺丝法等。
其中，静电纺丝法是一种被广泛采用的制备方法。
1. 静电纺丝法静电纺丝法的原理是通过高电压电场使溶液中聚合物分子形成锥状液滴，接着在电场作用下产生电荷，使液滴表面张力降低，液滴在电场作用下逐渐变细，并且捕捉室内的湿气，因此可以拉出纤维。
制备PLA纳米纤维的过程中需要有合适的溶剂、聚合物浓度、电压和喷嘴直径等条件。
2. 旋转纺丝法旋转纺丝法也被广泛应用于PLA纳米纤维的制备。
它的原理是利用旋转界面的剪切作用将聚乳酸分子拉成纳米级的纤维，具有低成本、高生产效率等优点。
3. 相分离纺丝法相分离纺丝法的原理是利用液液分离的相分离现象制备纳米纤维。
通过选择合适的非溶剂、溶剂和聚合物体系，以及制备过程的辅助条件，可以获得高质量的PLA纳米纤维。
二、PLA纳米纤维的性能研究1. 力学性能PLA纳米纤维具有优异的力学性能。
研究表明，纳米纤维的强度和模量均比普通PLA纤维高，且具有很高的延展性。
这是因为纤维表面的高比表面积使纤维的分子结构更加紧密，能有效地增强材料的力学性能。
2. 光学性能PLA纳米纤维具有优异的光学性能。
研究表明，纳米纤维的纳米级直径可以使材料在特定波长下产生类似光子带隙的效应，使材料具有光学响应性质，并且在有机太阳能电池、光学器件等领域具有广阔应用前景。
3. 生物相容性PLA纳米纤维具有优异的生物相容性。
研究表明，纳米纤维对生物组织和细胞具有良好的生物相容性，能够有效地降低组织损伤和感染的风险。
在医学、药物缓释、组织工程等领域具有广泛的应用前景。
三、PLA纳米纤维的应用展望PLA纳米纤维具有广泛的应用前景。
聚乳酸 纳米二氧化硅原位复合材料的制备和性能
聚乳酸/纳米二氧化硅原位复合材料的制备和性能摘要本文采用原位聚合法，在催化剂作用下，使丙交酯单体在改性的纳米二氧化硅表面开环聚合，改善了聚乳酸的性能，简化了制备工艺，直接制得聚乳酸/纳米二氧化硅复合材料。
首先以D, L-乳酸为原料，在催化剂氧化锌作用下通过脱水环化制备出了D, L-丙交酯，研究了减压脱水时间和解聚温度对丙交酯产率的影响，得出合理的制备工艺条件为：先常压脱水至液体温度为145℃，然后加入用量为 1.5wt%的催化剂，在150℃下脱水反应2h；裂解温度范围为170℃~250℃，丙交酯粗产率能达到85%左右。
选用无水乙醇为丙交酯重结晶溶剂，通过加热套加热，缩短了重结晶时间，并将纯丙交酯的收率提高到70％左右。
经三次重结晶，丙交酯的熔程为125.2~126.3℃。
然后用硅烷偶联剂γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH-560)改性纳米二氧化硅粉体，讨论了偶联剂的用量对改性效果的影响，得出了较合理的偶联剂用量为纳米二氧化硅用量的10wt%。
最后讨论了聚乳酸/纳米二氧化硅复合材料的制备方法。
分析了复合材料制备过程中各种单因素(催化剂的种类和用量、反应温度、反应时间以及改性纳米二氧化硅用量)对聚合物重均分子量的影响，通过正交实验得出了最优制备工艺为：以辛酸亚锡为催化剂，其用量为丙交酯用量的0.25 wt%，聚合反应时间为72h，反应温度为140℃，改性纳米二氧化硅的用量为丙交酯的5wt％。
按此最佳条件进行复合材料的制备，最终得到聚合物的重均分子量(Mw)为 1.5091×105。
通过复合材料的红外光谱和扫描电镜分析，表明纳米二氧化硅与聚乳酸发生了化学结合，并且均匀的分散于聚乳酸基体中。
热失重分析结果表明，随着纳米二氧化硅含量的增加，聚乳酸纳米二氧化硅复合材料的热稳定性提高。
通过力学性能分析，可以看出无机纳米粒子的加入提高了材料的拉伸强度。
通过材料的吸水性分析，表明纳米二氧化硅的加入明显地改善了聚乳酸的亲水性，这可以加快聚乳酸的降解速率，增强相容性。
聚乳酸／稀土改性蒙脱土纳米复合材料的制备及性能研究
此 ，国 内外许 多学者对 聚乳酸进行 了改性研究 ，如利用
共混 、共聚来 改善聚乳 酸的性能 。而利用 蒙脱土 与聚乳
扫描速率０ 。／ ｉ，机型为Ｄ ＭＡ Ｒ 型 ， 日本理学株 ． ｍｎ ５ ／ Ｘ． Ｂ 式会社 。 ２３３ 扫描 电镜（Ｅ ．． Ｓ Ｍ） 对拉 伸 断裂 样 条 的断面 形貌特 征进行 观察 分析． 机
．
摘 要 ： 实验 利 用稀 土镧 表 面 改 性有 机 蒙 脱 土 （ａ Ｌ Ｏ ＭＭＴ 对 Ｐ Ａ进行 熔融插层 改性’Ｊ 聚乳 酸， 土镧 ） Ｌ 帝备 稀
改性有机 蒙脱 土 纳米 复合材料 （Ｌ 几 ａＯ Ｐ Ａ ． ＭＭＴ Ｔ ，与稀土氧化物（ａＯ ） ） Ｌ ２３ 进
性 ，强化 聚乳酸基体和 蒙脱 土的界面粘 结性，以期 能很
料 ；熔 融插层
纯试剂 ，国药集团化 学试 剂有 限公司。
２２ 实验方法 ．
Ｏ ＭＭＴ 体与稀 土Ｌ ２ ３ 粉 ａ 以一定配 比在 高速混合 机 ０ 文献标 识码 ：Ａ 中 ，进行 物理 共混 改性 ，得 到稀土 镧 改性有机 蒙脱 土
（ ａＯ Ｌ — ＭＭＴ ，参照 本中心 申请的专利 【。将其与预先 干 ） ６ 】
在Ｃ ａ ｙ Ｊ４ 型冲击试验机 上进行 。 ｈｒ ．０ ｐ ＸＣ ２． ．２ 射线衍射（Ｒ ３ ｘ Ｘ Ｄ）
测试材料中蒙脱土片层间距的变化，Ｃ Ｋ ￣ 射 （ ＝ ｕｏ
０１４ｍ） ． ｎ ，管电压４ Ｖ，管 电＂ Ｓｍ ５ ＿ Ｎ ０ Ａ，扫描范围２ Ｏ ． ～５ 。，
燥 好 的Ｐ Ａ在 高速混合机 中混合 后，经单螺杆挤 出机 挤 Ｌ
出，制备复合材料 片材 。 ２３ 分析方法 ． ２３１ 力学 性能测试 ． ．
聚乳酸／有机蒙脱土纳米复合材料研究进展
纳米复合材料以来 ， 国内外很多研 究小组 开展 了针对 Ｐ Ａ Ｌ／ 有机蒙脱土（ ＭＭ ） Ｏ Ｔ 纳米 复合材料 的制备 、 表征及性 能方面
的 研究 工作 。研 究 发 现 ， 加 极 少 量 的 Ｏ ＭＴ就 能 显 著 提 添 Ｍ 高 ＰＪ 力 学 性 能 、 稳 定 性 、 体 阻 隔 性 、 物 降 解 速 率 Ｉ Ａ的 热 气 生 等 性 能 。通 常 Ｐ Ａ Ｏ ＭＴ纳 米 复 合 材 料 的制 备 方 法 有 溶 液 Ｌ／Ｍ
聚乳酸 蒙脱土 纳 米 复合 材 料 插 层 常 用 的有 机溶 剂有 二 甲 基 乙酰 胺 、 氯 甲烷 、 氯 甲烷 等 。 二 三
２ １ 微 观 结 构 影 响 因素 分析 ．
研 究方 向及 应 用 前 景 进行 了展 望 。
聚乳酸 （ Ｌ ） Ｐ Ａ 是一种 以生物 资源为原 料而 人工合 成的
的 研 究 方 向 及应 用前 景 。
１ Ｐ Ｏ Ｔ纳 米 复 合 材 料 的 结构 Ｉ ＭＭ
该材料 为完全剥离 型。 还有 一些 学者研究 Ｏ ＭＭＴ含量对 复合材 料最终结构 的
影响 ， ＳＩ 如 ．．Ｍａ ａ 等 研 究 发 现 ， Ｏ Ｔ含 量 （ 量 分 ｒｓ ｒ 当 ＭＭ 质 数 ， 同 ） 于 ５ 时 ， Ｌ ／ ＭＭ 下 小 ％ Ｐ Ａ Ｏ Ｔ纳 米 复 合 材 料 是 剥 离 型 ；
当 Ｏ Ｔ含 量 大 于 ５ 时 ， ＭＭ ＭＭ ％ Ｏ Ｔ片 层 是 以 剥 离 和 插 层 两 种
蒙脱土（ Ｔ 是一 种典 型的层 状硅 酸盐 矿物 ， ＭＭ ） 其单 层 晶体厚 度约 为 １ｎ 直径约为 １０ｎ 因此 它拥有很 高的宽 ｍ， ０ ｍ，
高 比。 根 据 ＭＭ Ｔ片层 与 聚 合物 基体 之 间相 互 作 用 强 度 的不
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第31卷第4期 非金属矿 Vol.31 No.4 2008年7月 Non-Metallic Mines July, 2008聚乳酸是一种具有广泛应用前景的环境友好型生物高分子可降解材料[1,2]，但其力学性能、热稳定性能不稳定。
利用层状硅酸盐的特殊结构， 使硅酸盐片层与聚乳酸基体实现纳米尺度复合，并均匀分散在聚乳酸基体中，形成聚乳酸/有机蒙脱石纳米复合材料[3,4]。
绝大部分传统聚合物/黏土纳米复合材料废弃物不能自然降解，对环境造成污染。
而聚乳酸/有机蒙脱石纳米复合材料可有效克服这一缺点，是与生态和环境相适应的“绿色聚合物复合材料”[5~7]；这类材料还改善了单一生物降解性聚合物材料的力学、耐热、阻燃、气体阻隔等性能[8~11]，拓展了材料的应用范围，可从根本上解决合成材料废品废料造成的污染问题。
目前，聚乳酸/有机蒙脱石纳米复合材料，基本上是以聚乳酸和蒙脱石采用熔融共混法制备[7,9,12]。
本实验采用乳酸单体为原料的原位插层聚合方法，制备了聚乳酸/有机蒙脱石纳米插层复合材料，并通过傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、X 射线衍射（XRD ）、透射电子显微镜（TEM ）、热重分析（TGA ）对其结构、形态和热稳定性能进行了表征，同时对材料的降解性能进行了初步研究。
1 实验部分1.1 原料和试剂 D ，L-乳酸（含量≥85%），天津市巴斯夫化工有限公司；氯化亚锡，西安化学试剂厂；氧化锌，西安化学试剂厂；乙酸乙酯，天津市巴斯夫化工有限公司；正辛醇，天津市福晨化学试剂厂；三氯甲烷，西安化学试剂厂；分子筛3Å型，分析纯，天津市福晨化学试剂厂；以上均为分析纯。
有机蒙脱石（OMMT ），实验室自制。
1.2 主要仪器设备 循环水式真空泵，SHB-III 型，郑州长城科工贸有限公司；电热真空干燥箱，DZF-6020收稿日期：2008-03-28基金项目：2005年度新疆维吾尔自治区高校科研计划(XJEDU2005E01)聚乳酸/有机蒙脱石纳米插层复合材料的制备及表征甄卫军 马小惠 袁龙飞 刘月娥 李志娟 庞桂林（新疆大学化学化工学院，乌鲁木齐 830046）摘 要 以乳酸制备的丙交酯和有机蒙脱石为原料，通过原位插层聚合法制备了聚乳酸/有机蒙脱石纳米插层复合材料， 分别采用傅立叶变换红外光谱、X 射线衍射、透射电子显微镜、热重分析等对聚乳酸/有机蒙脱石纳米插层复合材料的结构、形貌及热稳定性进行了表征和分析，同时研究了材料的降解性能。
研究表明，有机膨润土在聚合过程中被剥离成很小的粒子，并分散在聚乳酸基体中，形成聚乳酸/有机蒙脱石纳米插层复合材料。
其蒙脱石层间距为2.439nm ，层间距明显增大，表明聚乳酸分子链插入到蒙脱石片层间，实现了原位插层聚合，并形成了插层型结构。
材料的热失重曲线移向高温端，其热分解温度提高，热稳定性比纯PLA 有明显的提高。
在不同介质中降解结果表明，材料在碱液中降解速率最快。
关键词 有机蒙脱石 聚乳酸 纳米插层复合材料 降解中图分类号：TB332 文献标识码：A 文章编号：1000-8098(2008)04-0048-05Preparation and Characterization of Polylactic Acid/Organomontmorillonite Intercalation NanocompositeZhen Weijun Ma Xiaohui Yuan Longfei Liu Yuee Li Zhijuan Pang Guilin (College of Chemistry and Chemical Engineering of Xinjiang University, Urumqi 830046)Abstract The polylactic acid/organomontmorillonite intercalation nanocomposite was prepared by in-situ intercalative polymerization with organomontmorillonite (OMMT) and lactide(LA) which was obtained from lactic acid. The structure and properties of polylactic acid/organomontmorillonite intercalation nanocomposite were characterized by FT-IR, XRD, TEM and TGA. The biodegradability of PLA/OMMT intercalation nanocomposite was also discussed in this study. The research results indicated that the silicate layers were exfoliated and dispersed into the PLA matrix during the polymerization, the layer spacing of PLA/OMMT intercalation nanocomposite was 2.439nm, which revealled the swellable silicate layers were intercalated into the PLA matrix, and in-situ intercalative polymerization was done. The TGA curve of PLA/OMMT intercalation nanocomposite was shifted to higher temperature, which illustrated that intercalation of the OMMT into PLA matrix enhanced the thermal stability of PLA/OMMT intercalation nanocomposite. The results of the degradation of PLA/OMMT intercalation nanocomposite in different media showed PLA/OMMT intercalation nanocomposite was degraded more rapidly in NaOH solution.Key words organomontmorillonite polylactic acid intercalation nanocomposite degradation型，上海精宏实验设备有限公司；红外光谱仪， EQU INOX55型，德国 Bruker 公司；X射线衍射仪（XRD），M18XHF22-SRA型，Cu靶，管压43kV，管流100mA，日本Mac Scienc 公司；热分析仪，NETZSCH STA 449C型；德国耐驰公司；透射电子显微镜（TEM），H-600型，日本日立公司；乌式黏度计，上海申立玻璃仪器有限公司。
1.3 制备方法1.3.1 有机蒙脱石的制备：将一定量的季铵盐配制成水溶液，缓慢滴加到提纯后的钠基蒙脱石的悬浮液中，加热到60~80℃，强烈搅拌反应一定时间后，将反应液抽滤，得白色沉淀物，用去离子水反复洗涤至无氯根（用0.1%的硝酸银检验），在80℃下烘干，研磨，过200目筛，得到有机蒙脱石，密封备用。
1.3.2 聚乳酸/有机蒙脱石纳米插层复合材料的制备：丙交酯的制备：取一定量通过3Å型分子筛预处理的乳酸与催化剂ZnO/SnCl2·2H2O加入三口烧瓶中，搅拌并混匀加热，体系温度达到120℃后开始抽真空。
缓慢升温到140℃，同时增大真空度至0.035MPa左右并持续一段时间。
脱去乳酸中原含有的及反应生成的水；当观察到没有水蒸馏出来后，恢复常压，更换接收瓶，加入10ml正辛醇。
重新减压至0.085MPa，升温至200℃。
此时乳酸低聚体环化生成丙交酯，反应1h后结束。
收集冷凝管中有机物和溶有丙交酯的正辛醇馏分，采用乙酸乙酯重结晶，真空干燥24h，备用。
聚乳酸/有机蒙脱石纳米插层复合材料的制备：将乳酸裂解环化得到的丙交酯提纯、干燥后与占丙交酯3wt%量的有机蒙脱石（OMMT）粉末混合后装入反应器中，加入催化剂氯化亚锡，加热熔化后抽真空至0.085MPa，170℃聚合7h，得聚乳酸/有机蒙脱石纳米插层复合材料，取适量乙酸乙酯溶解，抽滤，加入一定量蒸馏水，得白色黏稠状聚合物。
然后在真空干燥箱中于50℃充分干燥，即得聚乳酸/有机蒙脱石纳米插层复合材料。
1.4 结构表征1.4.1 傅立叶变换红外光谱(FTIR)分析: 采用德国Bruker EQU INOX55型红外光谱仪， KBr 压片。
1.4.2 X 射线衍射(XRD)分析：采用日本M18XHF22-SRA型X射线衍射仪进行测试。
测试样品为粉末，测试条件为：Cu靶，管压43kV，管流100 mA，扫描范围2。
~ 8。
，λ=0.154056 nm，扫描速率4。
/min。
样品在检测之前真空干燥24 h 。
1.4.3 透射电镜分析：样品用 H-600型透射电子显微镜观察蒙脱石在PLA基体中的分散情况及形态结构。
加速电压为75kV，电子束流小于10mA。
1.4.4 热重分析：用NETZSCH STA 449C型热分析仪对复合材料进行热失重分析，样品质量5~10mg，样品在N2保护下从室温以10℃/min 升至600℃。
1.5 PLA/OMMT纳米插层复合材料薄膜的制备采用溶剂挥发成膜法，即将定量的PLA/OMMT 纳米插层复合材料（由本实验测定其特性黏度η=1.48）在10ml的二氯甲烷和丙酮的混合溶液中（体积比为9∶1）溶解，缓慢倾倒在模板上，在通风橱中室温干燥24h，再放入40℃的真空干燥箱中干燥24h，待溶剂挥发完全后，脱膜密封保存备用。
1.6 PLA/OMMT纳米插层复合材料在不同介质中的降解采用膜质量损失法，将PLA/OMMT纳米插层复合材料薄膜（5cm×1.5cm×0.1mm）准确称重（W0）后，分别投入0.01mol/L的NaOH标准溶液、0.01mol/L HCl标准溶液和去离子水中，每组三个样品，每个样品单独投入容器，盖封，进行降解实验。
每隔5d取一次样，更换溶液，并用滤纸轻拭膜表面自由水，然后真空干燥至恒重，用电子天平称重，记为W1，并按下式计算质量失重率（wt%），取其平均值；W%=(W0-W1)/ W0×100%，考察降解介质对材料降解的影响。