聚乳酸纳米复合材料的制备及性能
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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]。
强韧耐热聚乳酸纳米复合膜材料制备及性能研究
强韧耐热聚乳酸纳米复合膜材料制备及性能研究发布时间：2023-01-31T06:23:23.795Z 来源：《中国科技信息》2022年第18期作者：王龙生[导读] 聚乳酸膜(PLA)是一种以植物淀粉为原料，经过发酵王龙生上海仪耐新材料科技有限公司上海市 201702摘要：聚乳酸膜(PLA)是一种以植物淀粉为原料，经过发酵、聚合而制成的绿色聚合物。
其理化性能、生物相容性、生物降解性能优良。
作为“最具潜力的可生物降解材料”，已受到人们的普遍重视。
但是PLA也存在着一定的缺陷，例如韧性、耐热性差等，这些缺陷制约了它的商品化和规模化应用。
共混、共聚改性、纳米复合改性是目前亟待解决的问题。
改性后的聚乳酸可以在聚乳酸中形成一个成核位点，从而进一步提高聚乳酸的晶体结构。
在聚合物中加入微量的改性后，聚乳酸的机械性能和耐高温性能得到了明显的改善。
此背景下，本文试着探讨强韧耐热聚乳酸纳米复合膜材料的制备问题，并对其应用性能进行必要探讨。
关键词：强韧耐热材料；聚乳酸纳米复合膜；制备；性能1相关概念定义1.1乳酸乳酸，也叫2-羟基丙酸，是一种化学式为C3H6O3的羧酸，其结构形式如图1所示。
聚乳酸是一类含羟基的羧酸类化合物。
在水里的羧基释放了一个质子，接着形成乳酸盐离子。
图１乳酸的分子结构1.2聚乳酸的形成及应用聚乳酸是由若干个乳酸分子构成的，以乳酸为主要成分，提取的主要原材料是玉米，木薯，大米和马铃薯。
该产品具有原材料容易获得和可生物降解的特点，是一种很有意义的绿色环保材料。
在自然环境中，聚乳酸可以分解并产生CO2和水，而不会对环境产生污染。
通过光合作用和分解所产生的废弃物，可以再利用到生态循环中。
目前，聚乳酸降解的主要途径有：堆肥降解、埋藏自然降解、活性污泥降解以及海水浸泡降解。
由于其优异的力学特性，可用于吹塑、成型、挤出、注射成型等各种工艺。
该产品可广泛用于包装材料、家电外壳材料、汽车内饰材料等。
虽然聚乳酸是一种具有生物可降解性的聚合物，其复合材料的研制与应用日益受到人们的重视,但由于聚乳酸存在着较低的韧性、脆性织构等缺陷，使其在很多方面的应用受到很大的限制。
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。
聚乳酸基纳米复合材料的研究现状及其发展前景
聚乳酸基纳米复合材料的研究现状及其发展前景聚乳酸基纳米复合材料是一种由聚乳酸 (PLA) 和其他纳米材料组成的复合材料。
目前，聚乳酸基纳米复合材料的研究现状及其发展前景非常广阔，具体如下:
一、研究现状
1. 材料制备技术：目前，聚乳酸基纳米复合材料的制备技术主要包括溶剂热反应、溶胶 - 凝胶法、电化学沉积法等。
这些方法不仅可以控制复合材料的组成和结构，还可以提高复合材料的性能。
2. 材料性能：聚乳酸基纳米复合材料具有优异的力学性能、光学性能、生物相容性和降解性等。
其中，PLA 纳米复合材料的力学性能比纯 PLA 提高了近10 倍，光学性能也得到了显著提高。
3. 应用领域：聚乳酸基纳米复合材料的应用领域非常广泛，包括生物医学、光学、电子学、环保等领域。
例如，PLA 纳米复合材料可以用于生物传感器、生物医学材料、光学器件等方面。
二、发展前景
1. 生物医学应用：聚乳酸基纳米复合材料在生物医学领域具有广泛的应用前景。
例如，PLA 纳米复合材料可以用于生物传感器、生物医学材料、药物释放系统等。
2. 光学应用：聚乳酸基纳米复合材料在光学领域具有广泛的应用前景。
例如，PLA 纳米复合材料可以用于光学器件、太阳能电池等。
3. 电子学应用：聚乳酸基纳米复合材料在电子学领域具有广泛的应用前景。
例如，PLA 纳米复合材料可以用于电子器件、半导体器件等。
4. 环保应用：聚乳酸基纳米复合材料在环保领域具有广泛的应用前景。
例如，PLA 纳米复合材料可以用于水处理、大气污染治理等方面。
总的来说，聚乳酸基纳米复合材料具有优异的性能和良好的发展前景，将成为未来材料领域的研究热点之一。
聚乳酸材料制备及性能研究
聚乳酸材料制备及性能研究在人工合成可降解高分子材料中，聚乳酸是近年来最受研究者们关注的一种。
它是一种生物可降解的热塑性脂肪族聚酯，是一种无毒、无刺激性，具有良好生物相容性、强度高、可塑性加工成型的生物降解高分子材料。
合成聚乳酸的原料可以通过发酵玉米等粮食作物获得，因此它的合成是一个低能耗的过程。
废弃的聚乳酸可以自行降解成二氧化碳和水，而且降解产物经光合作用后可再形成淀粉等物质，可以再次成为合成聚乳酸的原料，从而实现碳循环[3]。
因此，聚乳酸是一种完全具备可持续发展特性的高分子材料，在生物可降解高分子材料中占有重要地位。
迄今为止，学者们对聚乳酸的合成、性质、改性等方面进行了深入的研究。
2.1聚乳酸的合成聚乳酸以微生物发酵产物-乳酸为单体进行化学合成的，由于乳酸是手性分子，所以有两种立体结构。
聚乳酸的合成方法有两种；一种是通过乳酸直接缩合；另一种是先将乳酸单体脱水环化合成丙交酯，然后丙交酯开环聚合得到聚乳酸[4]。
2.1.1直接缩合[4]直接合成法采用高效脱水剂和催化剂使乳酸低聚物分子间脱水缩合成聚乳酸，是直接合成过程，但是缩聚反应是可逆反应，很难保证反应正向进行，因此不易得到高分子量的聚乳酸。
但是工艺简单，与开环聚合物相比具有成本优势。
因此目前仍然有大量围绕直接合成法生产工艺的研究工作，而研究重点集中在高效催化剂的开发和催化工艺的优化上。
目前通过直接聚合法已经可以制备具有较高分子量的聚乳酸，但与开环聚合相比，得到的聚乳酸分子量仍然偏低，而且分子量和分子量分布控制较难。
2.1.2丙交酯开环缩合[4]丙交酯的开环聚合是迄今为止研究较多的一种聚乳酸合成方法。
这种聚合方法很容易实现，并且制得的聚乳酸分子量很大。
根据其所用的催化剂不同，有阳离子开环聚合、阴离子开环聚合和配位聚合三种形式。
（1）阳离子开环聚合只有在少数极强或是碳鎓离子供体时才能够引发，并且阳离子开环聚合多为本体聚合体系，反应温度高，引发剂用量大，因此这种聚合方法吸引力不高；（2）阴离子开环聚合的引发剂主要为碱金属化合物。
聚乳酸_纳米二氧化硅原位复合材料的制备和性能
第35卷第1期2008年北京化工大学学报JOURNAL OF BEI J IN G UN IV ERSIT Y OF CHEMICAL TECHNOLO GYVol.35,No.12007聚乳酸/纳米二氧化硅原位复合材料的制备和性能刘立柱1 马红杰1 朱兴松1 金镇镐1 樊渝江2(11哈尔滨理工大学材料科学与工程学院,黑龙江哈尔滨 150040;21四川大学国家生物医学材料工程技术研究中心,四川成都 650065)摘 要:以丙交酯和改性后的纳米二氧化硅为原料,在辛酸亚锡催化作用下,制备了聚乳酸纳米二氧化硅复合材料。
分别用红外光谱(FT 2IR ),热失重分析(TG ),扫描电镜(SEM )等对其化学结构和性能进行了分析和表征。
FT 2IR 和SEM 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。
TG 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。
关键词:聚乳酸;纳米二氧化硅;原位复合材料中图分类号:TB332收稿日期:2007209214基金项目:黑龙江省教育厅海外学人科研资助项目(1055HZ028)第一作者:男,1964年生,教授E 2mail :mrliulizhu1964@引 言随着石油等不可再生资源的日益减少,世界各地努力开发新型高分子材料,聚乳酸(PLA )由于其原料乳酸的可再生性、生产过程的低污染性而受到广泛关注。
而且PLA 在自然环境条件下可完全生物降解,生成二氧化碳和水,对环境不会产生污染,克服了高分子材料的最大弊病,被称为绿色塑料。
同时聚乳酸还具有优良的生物相容性和吸收性,因此广泛应用在包装材料、医药卫生等领域[125]。
PLA 具有较好的机械强度、弹性模量和热成型性,但它在实际应用中还存在一定的不足,这就促使人们对PLA 材料的改性展开深入的研究[6]。
《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。
纤维素纳米晶_聚乳酸复合材料的制备与性能_罗卫华
搅拌下超声分散 30 min。将混合体系倒入模具，在室
温条件下干燥 48 h，得到 m-CNC / PLA 复合材料薄膜。
1． 4 测试与表征
1． 4． 1 透 射 电 子 显 微 镜 测 试： 采 用 日 本 电 子 公 司
JEM-1230（ HC） 型透射电子显微镜观测 CNC 的形貌。
将0． 1% 的 CNC 水悬浮液滴在镀有碳支持膜的铜网
料拉伸强度的影响。随着 m-CNC 含量的增加，
m-CNC / PLA复合材料的拉伸强度呈上升趋势，当 mCNC 的含量为 8% 时，m-CNC / PLA 复合材料的拉伸强 度与纯 PLA 的相比增加了43． 3% 。因为聚醋酸乙烯 酯（ PVAc） 和聚丙烯酸丁酯都含有重复的酯基结构，和 聚乳酸有很好的相容性，PVAc / PLA 共混体系只有 1 个玻璃 化 转 变，两 者 达 到 了 分 子 级 的 混 溶［7］。因 此 CNC 经醋酸乙烯酯-丙烯酸丁酯共聚物包覆改性后与 PLA 之间的相容性得到改善，加上 CNC 直径在 26 nm 以下，又有较大的长径比，对 PLA 起到了很好的增强 作用。 2． 4 扫描电镜分析
面经镀金处理。
1． 4． 5 广 角 X 射 线 衍 射 测 试： 使 用 日 本 理 学 D /
MAX2500X 型广 角 X 射 线 衍 射 仪，CuKα 辐 射，波 长
0. 15405 nm，扫描范围5° ～ 60°，步长0． 02°，管电压 35
kV，管电流 250 mA。
1． 4． 6 模 拟 体 液 降 解 测 试： 配 置 pH = 7． 4 的
Fig． 4 SEM Photos of CNC / PLA （ 4 /96） and m-CNC / PLA （ 4 /96） Composites （ a） ： CNC / PLA （ 4 /96） ； （ b） ： m-CNC / PLA （ 4 /96）
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
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聚乳酸的合成、结构及性能
聚乳酸的合成、结构及性能摘要聚乳酸是生物可降解的高分子合成材料，由于其降解产物无毒，在生物医学和环保领域都得到了广泛的关注。
本文对聚乳酸的合成方法、结构、性能等进行了系统阐述。
并对聚乳酸进行了展望。
关键词聚乳酸合成方法结构性能引言聚乳酸（PLA）又称为聚丙交酯，是一种新型的、对环境友好且性能优良的高分子材料。
而聚乳酸本身无毒、无刺激性．还具有很好的生物相容性和人体体内可吸收性，它在环境中能被微生物或在酸碱性水溶液介质中被降解为乳酸并最终被完全分解成二氧化碳和水。
对环境不造成任何的污染与危害。
因此，可以广泛地应用于人造骨骼等医用塑料、地膜保温棚等农用塑料，一次性餐盒等食具塑料以及各种塑料制品，也可以加工成纤维、织物并制成服装，市场潜力极大[1]。
1.聚乳酸的晶体结构[2]只要PLA的立体规整度足够高，本体或溶液中的PLA就会结晶。
PLA结晶度、晶体大小和形态均影响制品的性能(如冲击强度、开裂性能、透明性等)。
现已发现PLA有3种晶格结构，即α晶系,β晶系，γ晶系,它们分别具有不同的螺旋构象和单元对称性。
在不同结晶条件或不同外场诱导作用下，可形成不同类型的球晶。
α晶系是最常见也是最稳定的一种晶型，它可以在熔融、冷结晶以及低温溶液纺纱等过程中形成。
Sancta等最先报道α晶系为斜方晶体，晶胞的三条棱的边长a，b，c分别为1．07，0．645，2．78nm，晶轴之间的夹角(α，β，γ)均为90°。
晶胞中PLA分子链的构象为左旋的103 螺旋(每3个乳酸单元上升10×10-10m，下同)。
Marge等的研究显示，PLA的α晶系中a，b，c分别为1．07，0．61，2．89 nm，α，β, γ均为90°。
α晶系的熔融温度为185℃。
β晶系最先由Elgin等提出：β晶系可在高温溶液纺纱过程中形成，它也是一种稳定的晶型。
只有在高温、高拉伸率的情况下，α晶系才能够转变成β晶系。
β晶系a，b，c分别为1.031，1．821，0．900nm，α，β，γ均为90°，是斜方晶体,分子链构象为左旋的31螺旋(每个乳酸单元上升3×10-10m，下同)，每个晶格包含6个螺旋。
聚乳酸 碳纳米管溶液法
聚乳酸碳纳米管溶液法简介聚乳酸（Polylactic acid, PLA）是一种生物可降解的高分子材料，具有良好的生物相容性和可加工性，被广泛应用于医疗、食品包装等领域。
然而，由于其机械性能较差，降低了其在一些应用中的使用范围。
碳纳米管（Carbon nanotubes, CNTs）作为一种新型纳米材料，具有优异的力学性能和导电性能，可以增强聚合物基复合材料的力学性能和导电性能。
聚乳酸碳纳米管溶液法是一种制备聚乳酸/碳纳米管复合材料的方法。
通过将碳纳米管分散到聚乳酸溶液中，并采用适当的工艺条件进行处理，可以得到具有优异综合性能的复合材料。
实验步骤1. 材料准备•聚乳酸（PLA）：选择适当分子量的聚乳酸作为基础材料。
•碳纳米管（CNTs）：选择适当类型和尺寸的碳纳米管作为增强材料。
•溶剂：选择适当的溶剂用于聚乳酸和碳纳米管的溶解。
2. 碳纳米管分散•将碳纳米管加入溶剂中，并进行超声处理，以实现对碳纳米管的分散。
•超声处理时间和功率需要根据具体情况进行调整，以确保碳纳米管能够均匀分散在溶液中。
3. 聚乳酸制备•将聚乳酸加入溶剂中，并进行搅拌，使其充分溶解。
•搅拌时间和速度需要根据具体情况进行调整，以确保聚乳酸能够完全溶解在溶液中。
4. 复合材料制备•将碳纳米管分散液逐渐加入聚乳酸溶液中，并进行搅拌，使其充分混合。
•混合时间和速度需要根据具体情况进行调整，以确保碳纳米管能够均匀分散在聚乳酸中。
5. 处理工艺•通过热压、注塑或其他适当的工艺方法，将混合好的聚乳酸/碳纳米管溶液制备成所需形状的复合材料。
•处理温度、时间和压力需要根据具体情况进行调整，以确保复合材料能够获得良好的力学性能。
性能评价聚乳酸碳纳米管复合材料的性能可以通过以下指标进行评价：1.机械性能：包括强度、刚度、韧性等指标，可以通过拉伸试验、弯曲试验等方法进行测试。
2.热性能：包括熔融温度、热稳定性等指标，可以通过热分析仪进行测试。
3.导电性能：由于碳纳米管具有优异的导电性能，可以通过电阻率测试仪进行测试。
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。
聚乳酸扩链改性及其纳米复合材料的研究
聚乳酸扩链改性及其纳米复合材料的研究聚乳酸（poly lactic acid, PLA）作为一种生物可降解高分子材料，在纳米复合材料中具有广泛的应用潜力。
其良好的可降解性、优异的生物相容性以及可调节的力学和热性能使得聚乳酸成为替代传统塑料的环保材料。
然而，聚乳酸的应用受到一些限制，如低热稳定性、易脆性和较慢的降解速度。
为了克服这些问题，研究人员广泛探索对聚乳酸进行扩链改性的方法。
聚乳酸扩链改性是在分子链上引入两性或多性组分，以改善聚乳酸的综合性能的一种方法。
扩链改性可以通过热压共混、化学交联、共聚合等方法实现。
在研究中，聚乳酸常常与其他生物可降解聚合物或纳米粒子进行复合改性，以提高其力学性能、热性能和降解速度。
例如，聚乳酸与聚酯、聚己内酯等聚合物进行共混，可以显著提高聚乳酸的力学性能和热稳定性。
此外，将聚乳酸与纳米纤维素、纳米矿物质等纳米粒子进行复合，可以提高聚乳酸的屏障性能和降解速度。
在聚乳酸扩链改性中，研究人员还利用聚合物功能单体与聚乳酸分子链反应，实现对聚乳酸结构的调控。
例如，通过与聚乳酸分子链反应的丙烯酸或马来酸酐等功能单体，可以引入共聚块或交联结构，提高聚乳酸的力学性能和降解速度。
此外，利用引入粘性单体，可调节聚乳酸的黏度和流变性质。
聚乳酸扩链改性后的纳米复合材料在各个领域具有广泛的应用前景。
在生物医学领域，扩链改性的聚乳酸可以制备成纳米纤维膜、纳米颗粒和纳米球，用于药物缓释、组织工程和诊断等方面。
在包装材料领域，扩链改性的聚乳酸可以制备成纳米复合薄膜，用于食品包装和药物包装等。
此外，扩链改性的聚乳酸还可以制备成纳米复合材料，用于环境保护、光电材料和电子器件等方面。
总之，聚乳酸扩链改性是提高聚乳酸性能和拓展其应用领域的重要途径之一。
通过引入复合组分、调控结构和制备纳米复合材料，可以实现对聚乳酸的性能的精确调控。
未来，随着扩链改性方法的不断发展和完善，扩链改性的聚乳酸纳米复合材料将在各个领域展示出更广阔的应用前景总的来说，聚乳酸扩链改性是一种重要的方法，可以提高聚乳酸的性能，并拓展其在各个领域的应用前景。
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。
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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。
滑石粉（Talc）也是常见的片层填料。
吴越等制备PLA/Talc复合材料，结果表明Talc粒子提高了复合材料的拉伸强度、冲击强度，热稳定性。
1.3 聚乳酸/碳纳米管复合材料
碳纳米管可以很大程度改善聚合物的机械性能、热稳定性能和导电性能，因此在聚合物改性方面成为了一种比较理想的改性材料。
王志刚等用五臂星形聚乳酸修饰碳纳米管，与聚乳酸进行熔融共混，制备聚乳酸/碳纳米管复合材料的流变性能和结晶性能得到了提高。
邱兆斌等制备了聚乳酸/羧基功能化的碳纳米管复合材料，结果表明羧基功能化碳纳米管的加入，有效改善了聚乳酸的结晶行为和水解速率。
2 总结
聚乳酸是一种来源于植物资源的聚酯，是最具应用前景的高分子材料。
聚乳酸的复合改性是最有效的改性方法之一。
未来纳米复合改性重点是寻找更加环保高效的纳米填料，以克服聚乳酸性能的不足，开发其新的性能，促进其广泛应用。
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