POE增韧聚乳酸复合材料的研究
聚乳酸增韧研究进展
２ ０ １ ５年 第 ３ ４卷 第 １ １ 期
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展
・３ ９ ７ ５・
ＣＨＥ ＭＩ ＣＡＬ Ｉ ＮＤＵＳ Ｔ ＲＹ ＡＮＤ Ｅ ＮＧＩ ＮＥ ＥＲＩ ＮＧ Ｐ ＲｏＧＲＥＳ Ｓ
聚 乳 酸 增 韧 研 究 进 展
邓艳 丽 ，杨斌 ，苗 继斌 ，苏丽芬 ，夏茹 ， 陈鹏 ，钱 家盛
ＤｏＩ ：１ ０ ． １ ６ ０ ８ ５ ￣ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ０ — ６ ６ １ ３ ． ２ ０ １ ５ ． １ １ ． ０ ２ ３
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈｅ ｔ ｏ ｕｇ ｈｅ ｎ ｉ ｎｇ ｍｏ ｄｉ ｉｃ ｆ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｐｏ ｌ ｙ ｌ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ａ ｃ ｉ ｄ ＤＥ ＮＧ Ｙ ａ ｎ ｌ ｉ ，Ｙ Ａ Ｎ Ｇ Ｂ ｉ ｎ ，ＭＩ Ａ ＯＪ ｉ ｂ ｉ ｎ ，Ｓ ＵＬ ｉ ｆ ｅ ｎ ，Ｘ Ｉ Ａ Ｒ ｕ ，Ｃ Ｈ Ｅ ＮＰ ｅ ｎ ｇ ，Ｑ Ｉ Ａ ＮＪ ｉ ａ ｓ ｈ ｅ ｎ ｇ
方 法的改进 以及 进行共 混、共聚 、复合及 增塑等 改性 ，可 以显著 改善聚乳 酸材料 的力学性 能并 同时保持耐 热性 和 降解性 能不受影响 ；开发 更加 高效 的增韧改性 剂，增加其与 聚乳酸分子链 间的界面相 互作 用并提 高复合 材料
的冲击性 能已成 为研 究工作 的努力方 向。从 微观分 子尺度 上对 聚乳酸进行增韧 改性以及设计绿 色合成路线仍是 目前研 究工作的重点 。 关键 词：聚乳酸 ；降解 ；增 韧；聚合物加 工；成核 中图分类号 ：Ｔ Ｑ ３ １ ６ ． ２ 文献标志码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ０—６ ６ １ ３（ ２ ０ １ ５）１ １ —３ ９ ７ ５—０ ４
聚乳酸的增韧改性研究
聚乳酸的增韧改性研究张凤亮高材130140007燕京理工学院 065201*课题分析课题概述：聚乳酸（PLA）作为一种非石油基可生物降解高分子材料，一直是材料科学领域中研究的重大主题。
PLA是一种可生物降解的热塑性线性脂肪族类聚酯，是由可再生原料制备得到的，它具有很多石油基塑料没有的优异性能。
它具有较高的力学性能、热塑性、加工性能、生物相容性和降解性。
土壤埋没实验证明，PLA 制品在土壤中能够稳定降解，几年后完全消失；根据ISO14855标准，在堆肥喜氧氛围中，PLA在45天内能够达到80%以上降解。
因此，PLA作为可再生、可降解塑料，在日用品和食品包装、垃圾袋、地膜、一次性餐具及生物医药等领域具有广泛应用。
但因其存在冲击强度和热变形温度低，气体阻隔性差等缺陷，其应用范围受到限制，而如何成功对PLA进行增韧改性也成为了科研工作者的任务之一。
课题分类：有机化学聚合物加工工程塑料助剂与配方设计技术信息检索范围：（1）时间范围：最早对聚乳酸的报道是20世纪30年代著名的化学家Carothers，而后1944年在Hovey、Hodgins及Begji研究的基础上，Filachiene 对聚乳酸的聚合方法做了系统的研究。
在而后至今发展的几十年中，科研工作者不断完善聚乳酸的增韧改性方法。
（2）地域范围：以中国为主，英系国家为辅（主要在英语文献检索中实现）（3）语言范围：中文英文检索类型：数据型文献型检索内容：电子文献根据所给课题检索得到的信息如下所示：收稿日期：2016年6月25日作者简介：张凤亮，燕京理工学院在校生*摘要：为了克服聚乳酸的局限性，我们需要提高他的韧性来降低不必要的花费，并使其在各种各样的应用中发挥作用。
大量研究表明，主要是在可再生资源和聚合物共混物领域。
更好的相分散混合材料之间可以通过反应的两个部分组成或由嵌段共聚物增溶剂的掺入混合，最后显示高度增强的性能。
本文综述了近年来共混改性聚乳酸的不同增韧工艺的研究进展，并详细认识了可降解或可再生聚合物对聚乳酸的增韧改性。
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。
聚乳酸增强增韧研究 文献综述
---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 聚乳酸增强增韧研究+文献综述摘要本论文以聚乳酸（PLA），聚乙二醇（PEG），纳米氧化镁（MgO），纳米二氧化钛（TiO2）为原料，通过熔融共混，模压成型法制备了PLA/PEG/接枝改性纳米填料复合材料，分别采用傅里叶红外光谱，万能试验机，接触角测试光学显微镜等对接枝改性纳米填料，PLA/PEG/接枝改性纳米填料复合材料的结构，力学性能，亲水性能进行表征，并对纳米复合材料在浓度为1mol/L的NaOH溶液中的降解性能进行初步研究。
对纳米复合材料进行性能研究，结果表明：g-MgO的加入能增加PLA/PEG500万的拉伸强度，且当g-MgO的载入比为3wt%时，PLA/PEG500万/g-MgO复合材料拉伸强度最大；g-TiO2的加入能明显增加PLA/PEG500万的强度，且当g-TiO2的载入比为5wt%时，PLA/PEG500万/g-TiO2复合材料拉伸强度最大。
相较于载入TiO2而言，载入MgO的PLA/PEG500万复合材料整体性能较差。
接触角测试结果表明，g-MgO和g-TiO2都明显提高PLA/PEG体1 / 21系的亲水性能。
在NaOH介质中降解结果表明，纳米复合材料在碱性介质中的降解性能良好。
关键词：聚乳酸；聚乙二醇；氧化镁；二氧化钛；降解性能6435AbstractIn this paper, using polylactic acid (PLA), polyethylene glycol (PEG), nanometer magnesium oxide (MgO), nanometer titanium dioxide (TiO2) as raw material, through melt mixing, molding prepared nanometer composites PLA/PEG/ grafting, respectively by means of Fourier transform infrared spectroscopy, universal testing machine, contact angle measurement of optical microscopy on grafting modified nanometer fillers, the mechanical properties of nanometer filler composite PLA/PEG/ grafted with hydrophilic properties, structure, characterization, and the nanometer composite material for preliminary research for the degradation of NaOH solution of 1mol/L concentration in the. Performance study of nanometer composite material, results showed that:---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------grafting modification and the addition of MgO can increase the intensity of PLA/PEG500W, and when the addition amount of modified MgO ratio was 3wt%, the maximum tensile strength of PLA/PEG500W/g-MgO composites; grafting modification and the addition of TiO2 can significantly increase the strength of PLA /PEG500W, and when the graft modification of TiO2 the added mass ratio was 5wt%, the maximum tensile strength of PLA/PEG500W/g-TiO2 composites. Compared to the load TiO2, the overall performance of PLA/PEG500W composite material is poor in MgO. The test results show that the contact angle, graft modification of MgO and TiO2 obviously improve the hydrophilicity of PLA/PEG system. In the medium of NaOH degradation results showed that, nanometer composite material degradation in alkaline medium good.2.3.2三元复合材料的制备及性能研究113 / 212.4试样制备工序112.4.1无机填料X的偶联剂制备112.4.2接枝改性过的纳米无机填料与PLA熔融共混制备112.4.3聚乳酸复合材料样条的制备112.5聚乳酸复合材料的性能测试122.5.1偶联剂KH550改性无机填料红外光谱（FTIR）测试122.5.2聚乳酸复合材料样条的拉伸性能测试122.5.3接触角测定132.5.4断面形貌观察132.5.5降解性能测试13---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 3结果与讨论143.1偶联剂KH550改性无机填料红外光谱（FTIR）143.1.1偶联剂KH550改性纳米MgO红外光谱143.1.2偶联剂KH550改性纳米TiO2红外光谱153.2PLA/PEG拉伸性能表征153.2.1PLA/PEG6000拉伸性能153.2.2PLA/PEG2万拉伸性能163.2.3PLA/PEG30万拉伸性能173.2.4PLA/PEG500万拉伸性能183.3PLA/PEG500万/g-MgO性能表征205 / 213.3.1PLA/PEG500万/g-MgO拉伸性能203.3.2PLA/PEG500万/g-MgO亲水性能213.3.3PLA/PEG500万/g-MgO降解性能223.4PLA/PEG500万/g-TiO2性能表征23近年来,可降解聚乳酸内骨固定材料越来越受到关注[6,7]。
聚乳酸复合材料的制备与性能研究
聚乳酸复合材料的制备与性能研究随着环保意识的提高和非可再生资源的消耗，聚乳酸复合材料作为一种可生物降解的新型材料，取得了广泛的应用。
它是由聚乳酸以及其他各种高分子材料组成的材料，具有较好的力学性能、生物降解性和可加工性。
本文将从材料制备、结构特征、性能表征和应用前景等方面综述聚乳酸复合材料的最新研究进展。
一、材料制备1、常规方法聚乳酸复合材料的制备方法有很多种，其中最常见的是熔体共混法、溶液共混法和原位聚合法。
熔体共混法是将两种或多种材料熔化混合后再通过挤出或压片等方式制备聚乳酸复合材料。
溶液共混法则是将聚乳酸和其他高分子材料溶解在一种溶剂中，待溶胶共混后再通过溶剂挥发或凝胶成型的方式制备材料。
原位聚合法是在聚乳酸中引入单体，通过聚合反应将其聚合成高分子，与聚乳酸相混合，得到复合材料。
2、改进方法常规方法的制备成本较高、工艺比较复杂。
为了降低制备成本和提高材料性能，人们不断改进聚乳酸复合材料的制备方法。
如金属酸催化剂引发的原位聚合制备聚乳酸聚合物，可获得更高的分子量和更好的热稳定性。
微波辅助制备方法可降低高分子量的制备成本、生产周期和三噁烷残留量。
还有利用超临界二氧化碳工艺合成的聚乳酸复合材料，具有优异的结晶行为和热稳定性。
二、结构特征聚乳酸复合材料的结构特征主要包括相态结构、力学特性、断面形貌等。
研究发现，随着复合系数的增加，复合材料中纤维和填料的分散程度显著提高，造成复合材料的微观结构的变化。
聚乳酸本身是一种不规则的聚合物，因此在制备过程中，往往会引入其他的聚合物或无机材料来改善聚乳酸的特性。
通过改变复合材料中不同材料的用量，可以进一步控制其结构特征。
三、性能表征聚乳酸复合材料的性能表征包括力学性能、生物降解性、热分解性等。
在力学性能方面，复合材料随着添加其他高分子或无机材料的比例提高，强度、刚度也随之提高。
生物降解性是聚乳酸复合材料应用的重要性能之一。
多数研究表明，其生物降解性能均优于单一聚乳酸，且进行组分优化或添加生物催化剂和控肥剂等措施还能进一步提升降解性能。
高韧性聚乳酸材料的研究的开题报告
高韧性聚乳酸材料的研究的开题报告一、研究背景和意义随着全球环保意识的不断提升和可持续发展的要求，生物降解材料在各个领域中的应用也逐渐受到重视。
聚乳酸是一种生物可降解的高分子材料，在包装、医疗、农业等领域有着广泛的应用前景。
然而，其一直存在的瓶颈问题是韧性与强度不足。
高韧性聚乳酸材料的研究对解决这个问题具有重要意义。
二、主要研究内容和方法本次研究旨在制备一种高韧性的聚乳酸材料，以解决其韧性和强度不足的问题。
主要研究内容和方法如下：1. 材料制备首先，采用溶液混合法制备聚乳酸材料。
制备过程中，组合不同比例的聚乳酸和其他生物材料（如壳聚糖、明胶等）以提高其韧性。
同时，通过添加不同比例的增韧剂或交联剂，优化材料的微观结构和物理性质。
2. 材料性能测试对材料进行拉伸和弯曲等力学性能测试，并评估其韧性和强度。
通过扫描电镜观察材料的微观结构和分析拉伸断面形貌，探讨不同材料组合及添加不同量增韧剂和交联剂对材料性能的影响。
三、预期研究成果1. 成功制备一种高韧性聚乳酸材料，并评估其力学性能。
2. 探究不同比例的聚乳酸和其他生物材料在材料增韧方面的作用，为后续生物材料的材料组合提供借鉴。
3. 研究增韧剂和交联剂添加对材料力学性能的影响，提高材料的强度和韧性。
四、研究意义和应用前景该研究的成功将为生物可降解材料的应用拓展提供新的途径和思路。
特别是在包装和医疗等领域中，高韧性聚乳酸材料将能够更好地适应实际需求，并有望成为替代传统材料的优选品。
同时，该研究也将为后续有关生物材料结构和性能研究提供借鉴。
新型聚乳酸复合材料的制备与性能研究
随着社会的发展 ，人们对各种材 料 的需 求越来 越大 。聚乳 酸 由于其较好的生物相容性 、匹配 工程塑料 的力学 性能 、优 良 的可完全生 物 降 解 性 等 特性 使 其成 为 ２ １世 纪 最 有 前 景 的 材 料 ｊ ，但 由于其韧性低 、耐 热性能差 、透气性 不好 等缺点 限 制了其应用 ，为了提高聚乳酸 的使 用范 围，人们 通过 不同 的方 法对其进行复合改性 ，以提 高其综合 性能 。 凹凸棒石黏 土
Ｊ ｌ Ｕ Ｑ ｉ ａ ｏ—Ｉ Ｚ Ｕ 。 Ｌ Ｕ Ｙ ｕ— ｘ ｉ ａ ｎ （ １ Ｌ ａ ｎ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｖ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｌ ａ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｇ ａ ｎ ｓ ｕ Ｌ ａ ｎ ｚ ｈ ｏ ｕ ７ ３ ０ ０ ６ ０ ； ２ Ｗｕ ｈ ａ ｎ Ｃ ｏ ｍｅ ｏ ｎ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｈｕ ｂ ｅ ｉ Ｗｕ ｈ ａ ｎ ４ ３ ０ ０ ７ ４ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ｔ ｏ ｕ ｇ ｈ ｅ ｎ ｉ ｎ ｇ ｍａ ｔ ｅ ｉ ｒ ａ ｌ ｓ ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｐ ｅ ｆｏ ｒ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｉ ｔ ｗ ａ ｓ ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｄ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｄ ｉ ｉ ｆ ｅ ｄ ａ ｔ ｔ ａ ｐ ｕ ｌ ｇ ｉ ｔ ｅ ｃ ｌ ａ ｙ ｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ
料 ，制备 出了一种 新型复合材料 ，并考察了在改性 凹凸棒石黏土含 量不变 的情况下 ，聚氨 酯含量对 复合材料性 能的影 响。结 果表 明 ：Ｔ Ｐ Ｕ含量 为 ８ ％（ ∞ ） 左右时 ，这种复合材料 的性能最佳 。
聚乳酸自增强复合材料的制备、结构及性能研究
聚乳酸自增强复合材料的制备、结构及性能研究聚乳酸(PLA)因其原材料来源丰富再生、可完全生物降解、生物相容性好等优点成为当前发展最快的生物降解材料之一。
PLA基材料已在包装、纺织、农业、生物医学材料等领域有广泛应用。
然而,与通用塑料相比,PLA的脆性高和热变形温度低限制了其在长保质期包装、耐热包装、家电等方面的应用。
为了改善PLA材料的力学和耐热性能,不改变PLA的可生物降解性和生物相容性,本论文提出以左旋聚乳酸(PLLA)和外消旋聚乳酸(PDLLA)为原料,利用两种PLA理化性能差异,采用自增强技术制备成性能优良的聚乳酸自增强(SR-PLA)复合材料。
本论文利用PLLA和PDLLA的热性能差异,以PLLA纤维为增强体,PDLLA为基体,采用薄膜叠层热压法制备了SR-PLA复合材料,并研究了界面性质和纤维在热加工中的结构变化及其对SR-PLA复合材料性能的影响规律。
实验结果发现,热处理温度为100~160°C之间时,PLLA纤维的结晶度随着处理温度的升高先增加后不变,整体分子取向随着处理温度升高下降,玻璃化转变温度着处理温度的升高下降,断裂伸长率和拉伸强度着处理温度的升高增加;PLLA和PDLLA之间的良好相容性及PDLLA低的软化点使PDLLA和PLLA纤维在120°C就可以形成良好的界面,界面强度随着温度的升高而升高。
PDLLA可以促进界面处PLLA结晶。
SR-PLA复合材料的模量和强度均有提高,当加工温度低于125°C时,由于界面结合强度不高,材料发生韧性断裂,当加工温度高于150°C时,界面结合牢固,材料发生脆性断裂。
加工温度对SR-PLA复合材料热学性能影响规律同其对PLLA纤维的影响规律。
本论文首次用湿法成功制备出性能优良的SR-PLA复合材料,该法利用PDLLA和PLLA对于乙酸乙酯的溶解差异性,将PDLLA溶解于乙酸乙酯中制备成溶液,将不溶于乙酸乙酯的PLLA纤维作为增强体,分别用连续PLLA纤维浸沾PDLLA溶液缠绕和短纤维分散在PDLLA溶液中流延铺膜制备SR-PLA复合材料。
《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。
聚乳酸增韧开题报告
聚乳酸增韧开题报告聚乳酸增韧开题报告摘要：聚乳酸（Poly lactic acid，PLA）是一种生物可降解的高分子材料，具有广泛的应用潜力。
然而，其脆性和低韧性限制了其在许多领域的应用。
因此，如何增强聚乳酸的韧性成为了研究的热点。
本报告旨在探讨聚乳酸增韧的研究现状和未来发展方向。
1. 引言聚乳酸是一种由可再生资源制备的生物可降解高分子材料，具有良好的生物相容性和可降解性。
由于其优良的性能，聚乳酸在医疗、包装、纺织、电子等领域得到了广泛应用。
然而，聚乳酸的脆性和低韧性限制了其在某些领域的应用。
2. 聚乳酸的韧化方法2.1 增加分子量聚乳酸的分子量对其力学性能有重要影响。
增加聚乳酸的分子量可以提高其韧性，但也会导致加工性能下降和降解速率减慢。
因此，需要在分子量增加和加工性能之间找到平衡点。
2.2 共混改性通过将聚乳酸与其他高分子材料进行共混改性，可以有效提高聚乳酸的韧性。
常用的共混改性材料包括聚酯、聚酰胺、聚醚等。
共混改性可以通过改变材料的相互作用和结构来改善聚乳酸的力学性能。
2.3 添加增韧剂添加增韧剂是一种常用的聚乳酸增韧方法。
增韧剂可以通过增加聚乳酸的韧性相位或形成韧性相互作用来提高其力学性能。
常用的增韧剂有弹性体、纳米颗粒、纤维素等。
3. 聚乳酸增韧的研究进展目前，聚乳酸增韧的研究主要集中在以下几个方面：3.1 界面改性通过界面改性可以改善聚乳酸的界面相容性，提高其力学性能。
常用的界面改性方法包括改变界面结构、添加界面活性剂等。
3.2 结晶行为调控聚乳酸的结晶行为对其力学性能有重要影响。
通过调控结晶行为，可以提高聚乳酸的力学性能。
常用的方法包括添加结晶助剂、调控结晶速率等。
3.3 界面增韧界面增韧是一种有效的聚乳酸增韧方法。
通过在聚乳酸界面形成韧性相互作用，可以提高其力学性能。
常用的界面增韧方法包括界面交联、界面改性等。
4. 聚乳酸增韧的未来发展方向4.1 多尺度增韧未来的研究可以将多尺度增韧应用于聚乳酸的增韧中。
增韧聚乳酸复合材料的研究
增韧聚乳酸复合材料的研究作者：郑培晓，胡焯郎，李旭明，张鹏飞来源：《轻纺工业与技术》 2015年第4期郑培晓１，胡焯郎１，李旭明１，张鹏飞２（１．绍兴文理学院纺织服装学院，浙江绍兴３１２０００；２．陕西出入境检验检疫局，陕西西安７１００００）【摘要】针对聚乳酸韧性差的特点，通过熔融共混的方法，以尼龙弹性体（ＰＡＥ）增韧ＰＬＡ。
ＳＥＭ测试、ＤＳＣ测试和强伸度测试分别表明ＰＡＥ均匀地分散在ＰＬＡ基体中，ＰＡＥ起异质成核剂作用，加速了ＰＬＡ的结晶。
同时，ＰＡＥ的引入大大提高了ＰＬＡ的韧性。
【关键词】聚乳酸（ＰＬＡ）；尼龙弹性体（ＰＡＥ）；增韧Doi:10.3969/j.issn.2095-0101.2015.04.010中图分类号：TQ320．61文献标识码：A文章编号：2095-0101（2015）04-0033-02聚乳酸（ＰＬＡ）是一种具有资源可再生、生物可降解和生物相容性好的聚酯，可热塑加工，其强度和模量高，可加工成板材、膜和纤维等不同结构形式的材料，具有广阔的应用前景［１～２］。
然而，ＰＬＡ是一种脆性材料，其断裂伸长率仅为５％，限制了其应用，因此要对其进行增韧改性，材料研究者们对此做了大量的工作［３～５］，其中，共混是一种最简便和成本最低的方法，本项目以尼龙弹性体（ＰＡＥ）去增韧ＰＬＡ，不但大大提高了ＰＬＡ的韧性，还保持了共混物的强度。
１实验部分１．１实验原料纤维级聚乳酸粉末（深圳光华伟业实业有限公司），粘均分子量实测为５７６３２，含水率为０．４％，熔点为１７１．１２℃。
尼龙弹性体（ＰＡＥ）。
１．２复合材料制备按照ＰＬＡ/ＰＡＥ混合比１００/０、９５/５、９０/１０、８０/２０、７０/３０和０/１００，分别称取一定量的ＰＬＡ和ＰＡＥ，然后在６０℃烘箱中干燥６ｈ，干燥后取出试样并按比例均匀混合。
用小钥匙将混合物均匀匀速喂入微量混合流变机（ＨａｋｋｅｍｉｎｉＬａｂＩＩ，Ｔｈｅｒｍｏｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）上端的进口，然后挤出，其中加热段为温度２００℃左右，机头温度２２０℃，将熔融挤出的试验干燥，切成小小的颗粒，最后用注塑机（ＨａｋｋｅｍｉｎｉＪｅｔＰｒｏ，Ｔｈｅｒｍｏｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）注塑成标准样条，其中注射机料筒的温度为２００℃，压力为７００Ｎ，时间为１０s，模温为２0℃。
增强增韧聚乳酸研究的开题报告
增强增韧聚乳酸研究的开题报告一、研究背景及意义聚乳酸是一种生物医用材料，具有良好的生物相容性和可降解性，经过多年的发展和应用已在医疗、骨修复和环境保护等各个领域有了广泛应用。
然而，聚乳酸的弱韧性和易碎性限制了其应用范围。
因此，近年来研究者开始对聚乳酸进行增强增韧研究，以提高其力学性能和耐久性，拓展其应用领域。
目前，聚乳酸增强增韧技术主要包括添加增强剂、采用纳米技术、改性化学结构等方法。
二、研究内容与方案本研究的目的是通过添加增强剂，改进聚乳酸的力学性能和耐久性。
具体研究内容包括以下方面：1. 确定最佳增强剂种类和用量。
针对几种不同类型的增强剂，采用拉伸、弯曲等常规力学性能测试方法，研究其对聚乳酸机械性能和耐久性的影响。
通过试验和分析，确定最佳增强剂种类和用量。
2. 分析增强剂对聚乳酸分子结构和热稳定性的影响。
采用红外光谱仪、热重分析仪等分析仪器对聚乳酸进行分析。
检测聚乳酸的分子结构和热稳定性的变化，并探究增强剂的加入对聚乳酸的影响。
3. 评估增强聚乳酸的应用价值。
通过对增强聚乳酸样品进行机械性能测试、降解性能测试和临床应用测试等多方面的评估，以验证新材料的力学性能和生物相容性。
三、研究意义和预期成果本研究旨在提高聚乳酸的机械性能和生物稳定性，从而拓展其应用范围。
其预期成果包括：1. 确定一种有效的增强剂，提高聚乳酸的机械性能和生物稳定性。
2. 研究聚乳酸分子结构和热稳定性的变化，为后续研究提供理论基础。
3. 提供一种新型生物医用材料，拓展聚乳酸在医疗及环境领域的应用。
通过这些研究结果，为聚乳酸的应用提供更具实践意义的解决方法，从而推进聚乳酸在各领域的广泛应用和更换解决方案。
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。
生物可降解材料聚乳酸的增韧改性研究
生物可降解材料聚乳酸的增韧改性研究天然材料衍生来的生物可降解聚合物有希望成为石油基聚合物材料替代品,并解决废物处理问题,因此吸引了越来越多的注意。
因此,发展可降解材料对于降低塑料产品和废物造成的环境影响至关重要。
聚乳酸(PLA)是生物材料之一,由糖、玉米、甜菜等衍生而来,拥有优秀的物理和机械性能以及良好的生物相容性和生物可降解性质。
由于聚乳酸最初的生产成本,聚乳酸的应用集中在高性能产品,如医疗器件。
随着生产成本的下降,聚乳酸也在其他方面展示了应用前景。
聚乳酸由于它的透明性,机械性能和可接受的湿加工性能,在食品包装方面有良好的应用前景。
然而,聚乳酸也有一些缺陷,如高脆性,弱结晶行为,这些缺陷限制了它在食品包装方面的应用。
支化可以有效的提高聚乳酸的熔体强度,提高可加工性。
而共混是一种经济有效的增韧改性方法。
本文从聚乳酸的缺点出发,通过调节聚乳酸的支化结构和反应共混的方法,探究聚乳酸链结构、增塑剂与聚乳酸材料性能之间的关系,对聚乳酸的增韧改性提供理论指导。
主要内容包括:1、采用高能伽马射线(γ-ray)为激发源和三羟基甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)为多官能度单体制备了长链支化聚乳酸(LCB-PLA),通过控制TMPTA含量,制备了不同支化度的LCB-PLA。
使用不同支化度的LCB-PLA与聚乙二醇类二丙烯酸酯(PEGDA)单体反应共混。
随着支化度提高,PEGDA的加入,PLA的η*、G′及G″增大,熔体强度增大,剪切变稀行为更加明显,体系的加工性能变好;支化度的提高和PEGDA的加入降低了聚乳酸的结晶度;随着支化度的提高,PEGDA的加入,PLA的冲击强度和断裂伸长率得到明显提高,对于LCB-PLA2,添加10wt%PEGDA时,断裂伸长率最高提高到了 318%,比纯PLA提高了大约2600%,当添加20%PEGDA时,冲击强度为95KJ/m2,提高34倍。
2、使用过氧化氢对天然橡胶进行环氧化,通过控制反应时间得到不同环氧化程度的环氧化天然橡胶(ENR)。
聚乳酸耐热和增韧改性研究
聚乳酸耐热和增韧改性研究
聚乳酸（PLA）是一种生物可降解的聚合物，具有广泛的应用前景。
然而，其性能限制了其在一些特殊领域的使用。
为了克服这些限制，研究人员一直在寻找能够提高聚乳酸耐热性和增韧性的改性方法。
目前，有两种常见的方法用于改性聚乳酸：添加剂改性和共混改性。
添加剂改性是通过向聚乳酸中添加特定的添加剂来改变其性能。
例如，添加纳米粒子可以提高聚乳酸的热稳定性和机械性能。
添加剂改性的优点是简单易行，但添加剂的选择和添加量需要精确控制，以避免对聚乳酸的性能产生负面影响。
另一种方法是共混改性，即将聚乳酸与其他聚合物混合以改变其性能。
常用的共混改性剂包括聚丙烯酸酯（PPA）、聚己内酯（PCL）和聚乙烯醇（PVA）等。
这些共混物可以提高聚乳酸的热稳定性、韧性和拉伸强度。
共混改性的优点是可以根据需要选择不同的共混物组合，以实现对聚乳酸性能的精确调控。
除了添加剂改性和共混改性，还有一些其他的改性方法被用于改善聚乳酸的性能。
例如，通过改变聚乳酸的分子结构，如改变其分子量、分子量分布和晶体结构等，可以调控其热稳定性和力学性能。
此外，通过改变聚乳酸的加工工艺，如挤出、注塑、拉伸等，也可以改善其性能。
总的来说，聚乳酸耐热和增韧的改性研究具有重要的意义。
通过改性方法的不断探索和改进，聚乳酸的应用领域将得到进一步扩展。
然而，需要注意的是，在改性过程中要保持聚乳酸的生物可降解性和环境友好性，以确保其在可持续发展的背景下得到广泛应用。
POE增韧聚乳酸复合材料的研究
图 4 NAX50含量对 PLA / POE复合材料力学性能的影响
从图 4可以看出 ,随着 NAX50 含量的增加 ,材 料的拉 伸 强 度 和 缺 口 冲 击 强 度 也 随 之 提 高 , 当 NAX50质量分数为 7%时 ,两者均达到最大值 ,之后 随着 NAX50含量进一步增加而有所下降 。 图 5示出增容剂 NAX00含量对复合材料力学 性能的影响 。由图 5 可以看出 ,复合材料的力学性 能随 NAX00 含 量 的 变 化 情 况 比 较 复 杂 。随 着 NAX00含量的增加 ,拉伸 强 度 提 高 ,并 在 NAX00的
4. 96 5. 38
36. 23 36. 37
PLA / POE /NAX50 PLA / POE /NAX00
6. 46 10. 88
39. 98 39. 37
由表 1可以看出 ,增容剂的加入均能有效地改 善复合材料的冲击性能 ,其中以 NAX00 为增容剂 时 ,材料的缺口冲击强度为 10. 88 kJ /m2 , 是纯 PLA 的 4. 5倍左右 ,与未加增容剂的 PLA / POE复合材料 相比 ,拉伸强度也有明显提高 。另外由表 1 还可以 看出 , NAX00的改性效果最佳 , NAX50次之 , POE2g2 MAH 最差 。这可能与增容剂的功能基团及本身性 能有关 , NAX00、NAX50 中含有的缩水甘油基异丁 酸酯 能 够 与 PLA 上 的 羧 基 发 生 化 学 反 应 , 因 而 NAX00、NAX50 具有更好的增容效果 ,并大大改善 了材料的力学性能 ,尤其是增加了材料的韧性 。另 一方面 ,由于增容剂 、POE 都是柔韧性好而刚性较 低的材料 ,故拉伸强度与纯 PLA 相比均有所降低 。
聚乳酸基复合材料的性能与结构研究共3篇
聚乳酸基复合材料的性能与结构研究共3篇聚乳酸基复合材料的性能与结构研究1聚乳酸基复合材料的性能与结构研究随着人们对环保材料的需求不断增加，聚乳酸基复合材料作为一种绿色环保材料备受关注。
聚乳酸基复合材料是由聚乳酸等高分子聚合物和其他有机或无机减薄剂等辅助材料混合制备而成。
其具有较高的强度和硬度、较好的耐热性和化学稳定性、良好的生物降解性和生物相容性等优良性能。
聚乳酸基复合材料的性能主要受其结构的影响。
目前主要的复合方式有物理、化学、生物、机械等多种方式，其中物理复合是最为常见的一种方式。
物理复合的原理是通过混炼、共混、包覆等方式将两种或多种不同的聚合物混合在一起形成复合材料。
由于复合方式的不同，聚乳酸基复合材料的性能也有所差异。
例如，将碳纳米管添加至聚乳酸基复合材料中，其强度和硬度可以大幅提高；将石墨烯添加至聚乳酸基复合材料中，其导电性和导热性可以明显提升；将氧化锌添加至聚乳酸基复合材料中，其紫外线吸收性能得到极大改善。
此外，增加聚乙烯醇、玻璃纤维等材料的含量，也能改善聚乳酸基复合材料的各项性能。
除了复合方式和材料种类外，聚乳酸基复合材料的加工方法也对其性能产生很大影响。
目前主要的加工方法有注塑、挤出、压制、热塑挤出等方式。
其中，注塑法是最为常用的一种方法。
由于高分子聚合物具有高黏度和粘滞度，因此其加工难度较大。
在加工过程中，需要控制加工温度、保证料筒的良好耦合性以及保证模具的精度，以确保复合材料的质量。
综上所述，聚乳酸基复合材料作为一种绿色环保材料，具有良好的性能和广泛的应用前景。
其性能主要受复合方式、材料种类和加工方法等因素的影响。
在进一步开发和应用聚乳酸基复合材料的过程中，需要针对不同的应用领域和需求，选择合适的复合方式、材料种类和加工方法，以提高复合材料的性能和应用价值综合分析聚乳酸基复合材料的性能和应用前景，可以得出结论：聚乳酸基复合材料具有良好的环保性、可加工性和多样化的应用领域。
材料的性能主要受复合方式、材料种类和加工方法等因素的影响，因此在选择复合方式、材料种类和加工方法时，需要结合实际应用需求进行选择，以提高复合材料的性能和应用价值。
共混和纳米复合增韧聚乳酸的流变-形态-性能关系研究的开题报告
共混和纳米复合增韧聚乳酸的流变-形态-性能关系研究的开
题报告
1. 研究背景
聚乳酸是一种生物可降解的材料，具有良好的生物相容性和生物降解性。
但是，聚乳酸的脆性和低韧性限制了其在工程领域的应用。
为了改善聚乳酸的性能，研究人员开始开展共混和纳米复合增韧聚乳酸的研究。
2. 研究目的
本研究旨在探究共混和纳米复合增韧聚乳酸的流变、形态和性能之间的关系，为聚乳酸材料的改性提供理论基础和技术支持。
3. 研究内容
(1)制备不同共混比例和纳米粒子掺量的增韧聚乳酸复合材料；
(2)对复合材料进行流变学测试，分析其流变行为和流变参数的变化规律；
(3)利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜等分析手段，观察复合材料的形态结构和分子排布情况；
(4)对复合材料进行力学测试，研究其拉伸力学性能、韧性和断裂行为的变化规律。
4. 研究意义
(1)为聚乳酸材料的改性提供理论基础和技术支持；
(2)深入探究共混和纳米复合增韧聚乳酸的流变、形态和性能之间的关系，发现增韧机制，为材料改性提供新思路；
(3)为聚乳酸材料在工程领域的应用提供可行性研究方案。
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图 4 NAX50含量对 PLA / POE复合材料力学性能的影响
从图 4可以看出 ,随着 NAX50 含量的增加 ,材 料的拉 伸 强 度 和 缺 口 冲 击 强 度 也 随 之 提 高 , 当 NAX50质量分数为 7%时 ,两者均达到最大值 ,之后 随着 NAX50含量进一步增加而有所下降 。 图 5示出增容剂 NAX00含量对复合材料力学 性能的影响 。由图 5 可以看出 ,复合材料的力学性 能随 NAX00 含 量 的 变 化 情 况 比 较 复 杂 。随 着 NAX00含量的增加 ,拉伸 强 度 提 高 ,并 在 NAX00的
图 5 NAX00含量对 PLA / POE复合材料力学性能的影响
质量分数为 7. 5%时达到最大值 39. 37 M Pa。缺口 冲击强度在 NAX00 质量分数为 5% ～10%时能够 达到 10. 47 ～11. 34 kJ /m2 的最佳范围 , 之后随着 NAX00含量的增加而降低 。总体上 , 加入 NAX00 后 ,材料 的 性 能 均 比 未 加 增 容 剂 时 要 好 , 这 说 明 NAX00的加入能够有效提高 PLA 和 POE的界面相 互作用 。这是因为 NAX00的主链是 POE,而侧链含 有可与 PLA 反应的环氧基团 ,从而增加了 PLA 和 POE之间的相互作用 ,使力学性能有所改善 。但是 由于 NAX00和 POE 的强度较低 ,故含量过大会造 成刚性下降 ,并使成本增加 ,综合考虑冲击强度和拉 伸强度两方面的因素 , NAX00的质量分数以 5%为 宜。 从图 4、图 5还可以看出 ,尽管随着增容剂含量 的改变 ,复合材料的缺口冲击强度和拉伸强度呈现 了一定的变化 ,但均高于未加增容剂时的 PLA / POE 简单共混体系 ,这充分说明了增容剂的加入确实能 够改善 PLA 和 POE的界面相容性 ,增强了界面的结 合作用 。随着增容剂 NAX50、NAX00 含量的增加 , 缺口冲击强度和拉伸强度均呈现先增加后下降的趋 势 ,这说明增容剂的含量有一个最佳值 ,在超过最佳 值后 ,增容剂在体系中会作为相对独立的第三相存 在 , 从 而 影 响 到 材 料 的 最 终 力 学 性 能 。比 较 NAX50、NAX00,不难发现 NAX00 有更好的增容作 用 ,当 PLA、POE、NAX00质量比为 85∶10∶5时 ,材料 的缺口冲击强度达到 11. 09 kJ /m2 ,为纯 PLA 的 4. 6 倍 ,拉伸强度为 38. 53 M Pa。NAX00 的增容效果优 于 NAX50 的原因在于其相对分子质量较高 , M FR 也与共混体系相近 ,因而可改善共混效果 ,有利于复 合材料性能的提高 。 3 结论
PLA 的强度和刚性好 ,但柔软性和冲击性能差 , 常温下是一种硬而脆的材料 。如果应用于韧性要求 高的场合 ,必须对 PLA 进行增韧改性 。目前采用的 改性方法主要有共聚改性 、共混改性及通过成型加 工改性等 3 种方法 [ 6 ] 。作为聚合物改性的重要途 径之一 ,共混改性不仅简单易行 、成本低廉 ,而且共 混体系能综合均衡各组分的性能 ,取长补短 ,消除各 单一组分性能上的弱点 ,获得综合性能较为理想的 聚合物材料 [ 7 ] 。 (乙烯 /辛烯 )共聚物 ( POE)是一种 用茂金属催化剂合成的新型聚合物 ,与一般聚合物 相比 , POE 具有较优异的物理 、力学性能 (高弹性 、 高强度 、高伸长率 ) 、良好的低温性能 、优异的耐热 老化性能和抗紫外线性能 。而与其它弹性体如乙丙 橡胶 、(苯乙烯 /丁二烯 /苯乙烯 )共聚物 、(乙烯 /丙 烯 /二烯 )共聚物相比 , POE 更具有分散性 、耐候性 好 ,透明性高 ,韧性 、塑性好 ,密度小 ,价格低等优点 , 常作为聚丙烯 ( PP)的增韧剂 ,但有关 POE 共混增 韧 PLA 的研究报道较少 。笔者将 PLA 与 POE 共 混 ,以期达到增韧 PLA 的目的 ,同时研究不同增容 剂对 PLA 与 POE共混体系性能及形态的影响 。
方玲 ,等 : POE增韧聚乳酸复合材料的研究
5
POE增韧聚乳酸复合材料的研究
方 玲 李 君 戚嵘嵘
(上海交通大学化学工程学院 ,上海 200240)
摘要 采用热塑性弹性体 (乙烯 /辛烯 )共聚物 ( POE)作为聚乳酸 ( PLA )的增韧改性剂 ,利用双螺杆挤出机经熔 融共混制备 PLA / POE复合材料 。详细研究了 POE含量对 PLA 性能的影响 。借助扫描电子显微镜分析了不同增容 剂增容 PLA / POE复合材料的微观形貌 ,并对其物理 、力学性能进行了研究 。结果表明 ,当加入反应性增容剂 POE缩 水甘油基异丁酸酯类接枝物 (牌号 NAX00) ,且 PLA、POE、NAX00的质量比为 85∶10∶5时 ,复合材料的性能达到最佳 , 其缺口冲击强度是纯 PLA 的 4. 6倍左右 。
关键词 聚乳酸 (乙烯 /辛烯 )共聚物 增韧 共混
聚乳酸 ( PLA )是以乳酸为主要原料聚合得到的 聚合物 ,其生产过程无污染 ,而且可以生物降解 ,因 此是理想的绿色高分子材料 [ 1 ] 。近年来 , PLA 在生 物医学领域的应用得到了长足的发展 ,主要用于医 用缝合线 [ 2 ] 、骨固定修复材料 [ 3 - 4 ] 、人造皮肤 、整形 外科 、药物控制缓释材料等 。 PLA 因其无毒 、良好的 生物相容性 、可生物降解性且最终降解产物为 CO2 和 H2 O、能参与人体的新陈代谢 [ 5 ] , 以及其性能可 在很大范围内通过共聚 、共混 、分子修饰 、复合 、增塑 等方法得到调节 ,已经成为当前最受重视的材料之 一。
4. 96 5. 38
36. 23 36. 37
PLA /
6. 46 10. 88
39. 98 39. 37
由表 1可以看出 ,增容剂的加入均能有效地改 善复合材料的冲击性能 ,其中以 NAX00 为增容剂 时 ,材料的缺口冲击强度为 10. 88 kJ /m2 , 是纯 PLA 的 4. 5倍左右 ,与未加增容剂的 PLA / POE复合材料 相比 ,拉伸强度也有明显提高 。另外由表 1 还可以 看出 , NAX00的改性效果最佳 , NAX50次之 , POE2g2 MAH 最差 。这可能与增容剂的功能基团及本身性 能有关 , NAX00、NAX50 中含有的缩水甘油基异丁 酸酯 能 够 与 PLA 上 的 羧 基 发 生 化 学 反 应 , 因 而 NAX00、NAX50 具有更好的增容效果 ,并大大改善 了材料的力学性能 ,尤其是增加了材料的韧性 。另 一方面 ,由于增容剂 、POE 都是柔韧性好而刚性较 低的材料 ,故拉伸强度与纯 PLA 相比均有所降低 。
( 2 )增容剂类型对复合材料形态结构的影响 图 3给出了含不同增容剂的复合材料的 SEM 照片 。由图 3a 可以 看出 , 未加 增容 剂时 , POE 在
方玲 ,等 : POE增韧聚乳酸复合材料的研究
7
PLA 基体中呈颗粒状分散 ,尺寸大小不均匀 ,断面的 球状孔洞和突起物说明两相之间界面结合情况很 差 。加入增容剂 POE2g2MAH 之后 (图 3b) ,分散相 的尺寸有所减小 ,并且大小和分布都比较均匀 ,说明 POE2g2MAH 能够改善 PLA 和 POE共混体系的界面 作用 ,使界面粘结增强 。加入增容剂 NAX00 后 (图 3c) ,分散相颗粒明显均匀 、细小 ,相界面变得模糊 , 说明界面结合作用增强 ,这也说明以 NAX00为增容 剂的共混体系的力学性能明显优于以 POE2g2MAH 为增容剂的体系 。
2. 2 增容剂对复合材料性能的影响 尽管 PLA 和 POE的简单共混可以提高 PLA 的
缺口冲击强度 ,但是由于二者之间的相互作用差 ,使
最终产物的性能不够理想 。为此 ,笔者选用一些极
性增容剂来提高 PLA 和 POE之间的界面相互作用 ,
以期制备出性能更好的 PLA / POE复合材料 。为了
同时 , NAX00、NAX50 的粘度与 基体 PLA、POE 接
近 ,适合于熔融共混增韧 ,而且 NAX00、NAX50的熔
体粘度小 ,渗透力强 ,因此预计该类增容剂的引入可 使复合材料的缺口冲击强度增大 。
( 1 )增容剂类型对复合材料力学性能的影响
固定 PLA 质量分数为 85% , POE及增容剂总质
量分数为 15% ( POE和增容剂质量比为 1 ∶1) ,考察
不同增容剂对材料缺口冲击强度和拉伸强度的影
响 ,结果如表 1所示 。
表 1 增容剂对缺口冲击强度和拉伸强度的影响
增容剂类型 纯 PLA
缺口冲击强度 / kJ·m - 2 拉伸强度 /MPa
2. 41
59. 01
PLA / POE PLA / POE / POE2g2MAH
用液氮将试样冷冻脆断 ,再经过真空镀金之后 用 SEM 进行观察并拍照 。 2 结果与讨论 2. 1 POE含量对复合材料性能的影响
图 1示出 POE含量对 PLA / POE简单共混复合 材料力学性能的影响 。
图 1 POE含量对 PLA / POE简单共混复合材料力学性能的影响
从图 1可以看出 ,不同配比的 PLA / POE简单共 混复合材料的缺口冲击强度均比纯 PLA 有所增加 , 当 POE质量分数为 50%时 ,材料的缺口冲击强度达 到最大值 。而材料的拉伸强度随 POE含量的增加 而下降 。这是由于 POE具有很好的韧性 ,因而可以 使 PLA 的缺口冲击强度提高 ,但由于 POE自身刚性 较低 ,从而使 PLA 的拉伸强度降低 。尽管 POE质量 分数为 50%时 ,材料的缺口冲击强度达到了最大 值 ,但由于材料中 PLA 的含量过少 ,从而失去了其 生物可降解的特性以及改性 PLA 的初衷 ,因此笔者 主要研究 POE质量分数在 0～30%区间复合材料的 性能 ,图 2为对此区间进一步细化实验的数据 。