發(fā)布時間：2021-10-24 16:48

　　生物基熱塑性聚乳酸（PLA）具有高強度、高模量和良好的生物降解性和生物相容性,有望取代部分傳統(tǒng)的石油基聚合物.然而, PLA固有的脆性、低熱變形溫度和相對較高的成本阻礙了其廣泛應用.本文簡述了聚合物的增韌機理,綜述了近年來采用可降解聚酯、生物基彈性體、天然高分子及其衍生物、納米材料以及目前市售抗沖改性劑等環(huán)境友好型材料增韌改性聚乳酸的研究進展.提出了從分子結構設計出發(fā)制備出不以犧牲PLA強度為代價,又能提高其韌性的環(huán)境友好型材料.該材料與聚乳酸既有較好的界面黏接強度,又能在復合材料發(fā)生沖擊斷裂時引發(fā)基體產生空穴-銀紋來吸收與轉移沖擊能.此外,在提高基體韌性的同時還應考慮提高PLA的結晶速率及其結晶度,從而提高復合材料的熱變形溫度. 

【文章來源】：中國科學:化學. 2020,50(12)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

熔融共混過程中PLA、PBS和EGMA之間可能發(fā)生的原位反應[16](網(wǎng)絡版彩圖)

Wu等[22]采用反應熔融共混法將乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯三元共聚物(EMA-GMA)彈性體及磷酸鋯(Zr P)加入到PLA基體中,用于提高其韌性,其中PLA/EMA-GMA/Zr P(82/15/3)納米共混物的沖擊強度為65.5 k J/m2,比純PLA高約22倍.EMA-GMA和Zr P的分子結構如圖2所示.通過觀察樣品斷面的電子顯微鏡圖發(fā)現(xiàn),在納米共混物中可以看到典型的核-殼形態(tài),即Zr P被EMA-GMA相包裹,從而導致塑性變形.因此,PLA的超韌效應主要通過良好的界面相容性及EMA-GMA與Zr P在PLA基質中的協(xié)同作用而產生的大的剪切屈服形變得以實現(xiàn)的.Chen等[23]以PLA、聚甲基丙烯酸甲酯接枝天然橡膠(NR-PMMA)和天然橡膠(NR)為原料,采用過氧化物誘導動態(tài)硫化法,成功制備了具有平衡剛度和韌性的三元熱塑性硫化膠(TPVs),制備過程及增韌機理如圖3所示.當NR和NR-PMMA的添加量各為10%時,PLA/NR-PMMA/NR三元TPV的拉伸強度為41.7 MPa(比純PLA降低了38%),沖擊強度高達91.30 k J/m2(約為純PLA的32倍),具有優(yōu)異PLA/橡膠界面黏結性能的軟質NR核和硬質NR-PMMA殼的柔韌性是PLA/NR-PMMA/NR三元TPV超韌性和高拉伸強度的主要原因.

Deng等[26]將乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯三元共聚物彈性體(EGMA)和PLA以20/80的比例熔融共混,經測試缺口抗沖擊強度為35 k J/m2,斷裂生長率為316%.將相同比例的共混物在高于玻璃化轉變溫度(56℃)以上(70或80℃)進行退火處理后,材料的缺口沖擊強度顯著提高達到最高值92 k J/m2,約為純聚乳酸的52倍,雖然斷裂伸長率稍有下降,但依然保持在120%以上.根據(jù)實驗結果,作者認為沖擊強度的明顯提高可以用負壓效應來解釋,這是由于淬火過程中EGMA和PLA組分的熱膨脹系數(shù)不匹配,以及由于冷結晶過程中PLA基質的結晶導致體積進一步收縮所致.另外,共混物經過熱退火處理后,PLA基質的結晶度增加,這種超韌的二元共混物顯示出更高的熱變形溫度.圖4 咪唑類溴丁基橡膠離聚物的結構及其合成路線[25](網(wǎng)絡版彩圖)

【參考文獻】：
期刊論文
[1]環(huán)境友好型增塑劑增韌聚乳酸的最新研究進展[J]. 彭少賢,蔡小琳,胡歡,趙西坡.  材料導報. 2019(15)
[2]兩種抗沖改性劑增韌聚乳酸體系力學性能研究[J]. 肖湘蓮.  塑料科技. 2014(08)



本文編號：3455624