聚乳酸共混体系的研究进展

聚乳酸是人工合成的可生物降解的热塑性脂肪族聚酯 ,是一种环境友好的材料 ,逐渐成为人们研究的热点。本文根据聚乳酸共混体系中另一组分的生物降解性 ,将聚乳酸共混体系分为完全可生物降解共混体系和部分可生物降解共混体系两类。针对体系的相容性和结晶结构以及在提高PLA的性能和降低成本等方面 .综述了聚乳酸共混体系的最新研究进展 ,并对其发展动态进行了简要介绍     

聚乳酸基生物可降解材料的相容性

随着能源危机和环境污染的日益严重,生物可降解塑料逐渐成为研究的趋势和热点。聚乳酸(PLA)具有良好的生物降解性、生物相容性、可再生性、高强度、易加工等优点,被认为是最有前途的生物降解聚合物之一。聚乳酸的延展性和冲击性能较差严重制约了PLA的应用,共混改性是一种经济有效的方法,从而解决其韧性不足的缺点。然而,PLA在热力学上与大多数聚合物不相容,为了获得性能优良的PLA共混材料,聚合物共混过程中需要加入一种有效的相容剂进行增容。近年来,PLA与不同聚合物共混时的相容性研究已取得一定进展,本文就其进展进行全面综述。     

PLA,PPC和PHBV共混物的热性能、力学性能和生物降解性能研究

将聚乳酸(PLA)、聚碳酸酯(PPC)及β-羟基丁酸酯与β-羟基戊酸酯共聚物(PHBV)以溶液浇注法制备了各种不同比例的共混膜(60/20/20,40/20/40,40/40/20,20/60/20,20/40/40,20/20/60)。采用示差扫描量热分析(DSC)和热重分析(TG)研究了共混物的热性能,采用万能材料试验机研究了共混物的力学性能,通过土壤悬浊拟环境降解实验和扫描电子显微镜(SEM)研究了共混材料的环境生物降解性能。结果显示,该三元共混体系是部分相容的体系,PLA增加了材料的强度,PPC增加了材料的断裂伸长,PHBV则提高了材料的环境生物降解速率,三者优势互补,是一种有应用前景的生物降解共混体系。     

微生物合成的β-羟基丁酸酯与β-羟基己酸酯共聚物/聚乳酸共混材料(PHBHHx/PLA)的力学性能与生物降解性研究

通过熔融共混法制备了聚乳酸/微生物产β-羟基丁酸酯与β-羟基己酸共聚物的共混物(PLA/PHBHHx)。采用拉伸力学试验研究了共混物的力学性能。通过土壤悬浊培养降解法和扫描电子显微镜(SEM)分析对共混材料的生物降解性能进行了研究。实验结果表明,随着PHBHHx含量的增加,共混物的拉伸强度和杨氏模量降低,而生物降解速率却显著提高。但是,在175h之前,重量组成比为20/80的共混物降解速率比纯PHBHHx还要快。综合分析表明,共混材料PLA/PHBHHx的重量比为20/80时,具有优良的力学性能和生物降解性。     

P3/4HB和滑石粉复合增韧填充PLA的研究

通过熔融共混法制备了可完全生物降解的聚乳酸/聚(3-羟基丁酸-co-4-羟基丁酸共聚酯)/滑石粉(PLA/P3/4HB/滑石粉)复合材料,利用万能试验机、扫描电子显微镜、熔体流动速率仪、差示扫描量热仪及热失重分析仪等测试研究了偶联剂处理以及滑石粉含量对PLA/P3/4HB/滑石粉复合材料的力学性能、界面相容性、熔体流动性和结晶性能的影响。结果表明,当滑石粉填充量较少时,偶联剂处理对复合材料的性能影响不大,但当滑石粉填充量较高时,经过偶联剂处理后的滑石粉能显著提高复合材料的熔体流动速率和冲击强度,PLA/P3/4HB/处理滑石粉复合材料的拉伸强度也保持在36.9MPa以上,结晶性能也有所提升,复合材料具有良好的综合性能。     

微生物合成的β-羟基丁酸酯与β-羟基已酸酯共聚物/聚乳酸共混材料(PHBHHx/PLA)的力学性能与生物降解性研究

通过熔融共混法制备了聚乳酸/微生物产β-羟基丁酸酯与β-羟基己酸共聚物的共混物(PLA/PHBHHx).采用拉伸力学试验研究了共混物的力学性能.通过土壤悬浊培养降解法和扫描电子显微镜(SEM)分析对共混材料的生物降解性能进行了研究.实验结果表明,随着PHBHHx含量的增加,共混物的拉伸强度和杨氏模量降低,而生物降解速率却显著提高.但是,在175h之前,重量组成比为20/80的共混物降解速率比纯PHBHHx还要快.综合分析表明,共混材料PLA/PHBHHx的重量比为20/80时,具有优良的力学性能和生物降解性.     

脂肪族聚碳酸酯(PPC)与聚乳酸(PLA)共混型生物降解材料的热学性能、力学性能和生物降解性研究

通过溶液浇铸法制备了脂肪族聚碳酸酯与聚乳酸的共混物(PPC/PLA).采用示差热分析(DSC)和热重分析(TG)研究了材料的热性能.采用拉伸力学试验研究了共混物的力学性能.通过土壤悬浊拟环境培养降解实验法和扫描电子显微镜分析(SEM)对共混材料的生物降解性能进行了研究.实验结果表明,随着PPC含量的增加,共混物的拉伸强度和杨氏模量降低,而生物降解速率却显著提高.但是,在一定的降解时间内,某些比例共混物的降解速率比100%PPC还要快.综合分析表明,PPC/PLA是力学性能和降解性能可以互补的共混体系.     

基于聚乳酸的可降解形状记忆高分子的研究进展

综述了基于聚乳酸的可生物降解的形状记忆高分子材料的研究情况。首先介绍了形状记忆高分子材料的记忆效应、记忆机理,然后讨论了基于聚乳酸的三种类型的形状记忆高分子材料：单组份的聚乳酸类、聚乳酸共聚物类以及聚乳酸与无机物的复合材料,分别介绍了各种类型的形状记忆高分子材料的形状记忆性能和生物降解性能。最后,讨论了聚乳酸类记忆材料的应用情况,并对其研究前景和发展趋势进行了展望。     

超韧聚乳酸/乙烯丙烯酸丁酯甲基丙烯酸缩水甘油酯共混物的制备与性能

向聚乳酸(PLA)和乙烯丙烯酸丁酯甲基丙烯酸缩水甘油酯(EBA-GMA)接枝共聚物的共混物PLA/EBA-GMA(质量比,70/30)中引入催化剂(N,N-二甲基十八胺,DMSA),通过促进PLA与EBA-GMA的原位反应增容来提高共混体系的冲击韧性,并研究了DMSA质量分数对共混体系力学性能的影响。结果显示,未添加DMSA时,PLA/EBA-GMA(70/30)共混物的冲击强度仅为10.9 k J/m²。当DMSA质量分数为0.5%时,PLA/EBA-GMA(70/30)共混物的冲击强度高达63.1 k J/m²。共混物结构与形态表征结果表明,添加少量DMSA就能有效促进EBA-GMA上环氧基团与聚乳酸端基的反应活性,提高PLA/EBA-GMA共混物的冲击韧性。     

乙酰柠檬酸丁酯增韧竹粉/聚乳酸生物质复合材料的制备与性能

以竹粉(bamboo flour,BF)为生物质填料,乙酰柠檬酸丁酯(acetyl tributyl citrate,ATBC)为增韧剂,通过与聚乳酸(polylactic acid,PLA)熔融共混制备了BF/PLA增韧复合材料,并采用红外光谱、热重分析、转矩流变仪、扫描电镜及力学性能测试等考察了ATBC添加对BF/PLA复合材料结构与性能的影响。结果表明,ATBC可改善BF/PLA复合材料的加工流变性,降低复合材料玻璃化转变温度、冷结晶温度及熔融温度,但对复合材料的热稳定性没有影响。FTIR分析显示,ATBC的加入可使BF/PLA复合材料C—O红外吸收峰位增大,表明ATBC与PLA之间存在一定相互作用。当ATBC用量为15%时,BF/PLA复合材料断裂伸长率由增韧前的8.1%增加到35.6%,提高了339.5%。SEM图片显示,此时复合材料断面粗糙,表现出韧性断裂形貌。该研究结果可为进一步探索增韧竹纤维/聚乳酸复合材料制备及应用,提供试验数据和理论参考。