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。

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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