原位法制备聚乳酸/无机纳米复合材料研究进展

综述了国内外原位法制备聚乳酸（PLA）/无机纳米复合材料的研究进展,主要包括不同维数的无机纳米填料与PLA的原位复合。着重阐述了原位熔融缩聚法和原位开环聚合法,同时简要介绍了原位沉析法。原位法使无机纳米填料能更好地分散于PLA基体中,用量少,不需要加入其他添加剂也能避免团聚,同时避免了再加工过程中引起的热降解,且制备工艺简单。由于PLA和无机纳米填料界面间的化学键合作用,使得复合材料的热稳定性、玻璃化转变温度（Tg）、力学性能、降解性能和光学性能等得到了改善,从而拓宽了PLA的应用范围。     

原位聚合法制备PA12/纳米二氧化硅复合材料

以经过表面胺基改性后的纳米SiO2为核心,通过重复迈克尔加成反应和酰胺化反应在其表面接上树枝型结构,合成了SiO2锚合聚酰胺–胺型(PAMAM)树枝状大分子。然后将不同代数的树枝化SiO2加入到十二内酰胺开环聚合反应中,以原位聚合的方法制备了一系列的PA12/纳米SiO2复合材料。研究了SiO2接枝率、加入量等条件对复合材料力学性能、热性能和结晶形态的影响。结果表明,二氧化硅表面树枝状大分子的接枝率随着代数的增加而提高,但实际接枝率低于理论值。PA12/纳米SiO2复合材料的缺口冲击强度较PA12的高,拉伸强度变化不大。     

高分子量聚乳酸制备新工艺

用辛酸锌「Ｚｎ（Ｏｃｔ）２」作为丙交酯开环聚合制乳酸的催化剂，反应时间短，产品收率高（８４％），所得聚乳酸分子量Ｍ＝７．３４×１０＾５。     

纳米纤维素/聚乳酸复合材料的制备与研究

利用纳米纤维素(CNFs)对聚乳酸(PLA)进行增强改性,通过浸渍法制备CNFs/PLA复合材料。测试了CNFs/PLA复合材料的红外谱图、力学性能、热膨胀系数和透光率,并用扫描电镜(SEM)分析了复合材料的拉伸断面。实验结果表明,CNFs的加入,使复合材料的力学性能和热稳定性得到显著提高,CNFs与PLA是通过物理作用结合在一起的,CNFs的加入使得PLA对紫外线的阻挡效果增强。从SEM图分析可知,CNFs与PLA结合得很好。比较木粉和棉花两种原料制备的CNFs对复合材料性能的影响可知,木粉制备的CNFs对提高PLA的性能更好。     

聚乳酸/石墨烯纳米复合材料的制备与性能研究进展

对聚乳酸/石墨烯纳米复合材料的制备方法 (包括熔融共混法、溶液共混法和原位聚合法)和性能(包括力学性能、热学性能、电性能和流变性能)研究进展进行综述,并对其研究趋势进行了展望。     

聚苯醚/聚苯乙烯/纳米二氧化硅复合材料的制备及其结构与性能

通过熔融共混法制备了聚苯醚(PPE)/聚苯乙烯(PS)/纳米二氧化硅(SiO2)复合材料,并采用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、力学性能测试及Hakke流变仪等研究了复合材料的结构与性能。结果表明,纳米SiO2均匀分散在PPE/PS基体中,粒径随着SiO2含量的增加而增大;随着纳米SiO2含量的增加,复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和缺口冲击强度呈现先增大后降低的趋势,弯曲强度和玻璃化转变温度逐渐增大,蠕变量则逐渐降低。     

聚乳酸/纳米纤维素复合材料的制备及应用

介绍了纳米纤维素的性质,综述了制备纳米纤维素的方法,特别是化学法和机械法制备纳米纤维素,并对聚乳酸/纳米纤维素复合材料的制备和应用进行了综述,介绍了其在医药领域和食品领域,最后对聚乳酸/纳米纤维素复合材料的发展前景进行了展望。     

可反应性纳米二氧化硅对聚乳酸结晶行为的影响

通过熔融共混法制备了聚乳酸（PLLA）／可反应性纳米二氧化硅（RNS）复合材料,用透射电子显微镜观察RNS在PLLA基体中的分散情况,用差示扫描量热仪（DSC）和X射线衍射仪（XRD）对复合材料的非等温结晶行为进行了研究,并利用Jeziomy法和Mo法对复合材料的非等温结晶动力学进行分析。结果表明,RNS在PLLA中分散均匀,RNS的加入虽不会改变PLLA的晶型,但RNS与PLLA之间的相互作用及其异相成核能力会对聚乳酸基体的结晶速率和结晶度产生影响,导致材料结晶过程发生变化。     

聚乳酸/纳米二氧化钛复合材料的制备及其性能研究

以纳米二氧化钛对聚L-乳酸进行共混改性,并对所得PLLA/TiO2复合材料的结构与性能进行了分析表征。实验结果表明,所得复合材料处于无定型态,退火处理后结晶,TiO2不改变PLLA基体结晶的α晶型,但结晶衍射峰强度随TiO2添加量增加而减弱。TiO2对PLLA基体的结晶性能和熔融行为影响较小,表明TiO2对PLLA的异相成核作用有限。     

聚甲基丙烯酸甲酯/SiO2纳米复合物的制备

基于纳米SiO2表面羟基与γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷间的缩合反应,于SiO2表面引入双键.以甲基丙烯酸甲酯为单体,偶氮二异丁腈为引发剂,采用原位自由基聚合的方法,制备了聚甲基丙烯酸甲酯/SiO2纳米复合材料.FTIR和TGA证实聚甲基丙烯酸甲酯大分子链成功接枝在SiO2表面.聚合体系黏度是影响SiO2表面聚甲基丙烯酸甲酯接枝率的关键因素.甲基丙烯酸甲酯浓度为6 mol/L,偶氮二异丁腈浓度为0.05～0.1 mmol/L时,SiO2表面聚甲基丙烯酸甲酯接枝率可达到94％;SiO2用量对表面接枝聚合没有影响.     

聚乳酸／功能化石墨烯纳米复合薄膜的制备与性能

以十八烷基胺修饰氧化石墨烯(GO–ODA)为纳米填料,通过溶液铸膜法制备了聚乳酸(PLA)／GO–ODA纳米复合薄膜。用傅立叶变换红外光谱和扫描电子显微镜对GO–ODA及纳米复合薄膜的化学结构及形貌进行了表征,并对纳米复合薄膜的拉伸性能、热稳定性和透氧率进行了测试。结果表明,GO–ODA与PLA具有良好的相容性,可均匀分散于PLA基体中,对PLA膜起到增韧增强的效果,同时GO–ODA的加入使PLA的热稳定性和氧气阻隔性均有所提高。     

Preparation of Poly(lactic acid) Nanocomposite via Catalyst-Modified Montmorillonite

Biopolymer nanocomposite of polylactic acid was synthesized from lactic acid using tin ions exchanged Cloisite Ca⁺⁺. The tin molecules between the Cloisite Ca⁺⁺ layers catalyzed the lactic acid polymerization and also this clay played a role as a nanofiller. Presence of tin molecules increased the molecular weight of the polymer compared with the polymer that was synthesized with the presence of just Cloisite Ca⁺⁺. Both exfoliated and intercalated nanocomposite structures were observed as the results of X-ray diffraction analysis and transmission electron microscopy images. Also, changes of polymer's thermal degradation and other thermal properties such as glass transition temperature, melting temperatures were investigated via thermogravimetric analysis and differential scanning calorimetry.     

聚乳酸／PBAT共混物的制备及其性能研究

用熔融挤出法制备了聚乳酸饼苯二甲酸-己二酸-1，4-丁二醇三元共聚酯（PLA／PBAT）共混物，研究了聚乳酸／PBAT共混物的力学性能、热性能以及相容性。结果表明：共混物的冲击强度及断裂伸长率随着PRAT含量的增加而增大，在PBAT含量为30％时，断裂伸长率最大，达到9％，PBAT的加入降低了共混物的拉伸、弯曲性能，但在添加量较少的情况下（如5％和10％），拉伸、弯曲性能下降不大。退火处理极大的提高了材料的维卡软化温度。当PBAT含量较高时，共混物的断面可以明显的观察到不相容的两相结构。     

聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料的制备及其性能研究

采用熔融共混法制备聚乳酸/蒙脱土（PLA/MMT）纳米复合材料。用X射线衍射仪、透射电子显微镜、差示扫描量热仪对材料的力学性能、微观结构和形貌进行表征。结果表明,PLA分子链插入MMT片层间,MMT层间距由1.801 nm增大到3.530 nm并呈纳米级均匀分散在PLA基体中,体系相容性良好;MMT的加入量为3 %（质量分数,下同）时,复合材料的力学性能得到最大改善,拉伸强度由纯PLA的53.1 MPa提高到62.8 MPa,冲击强度由纯PLA的18.00 kJ/m2提高到23.30kJ/m2,加入3 % MMT的复合材料结晶度为42.63 %,试样平均晶粒粒径尺寸为0.285 nm,而纯PLA的结晶度是24.52 %,平均晶粒粒径尺寸0.305 nm,MMT的加入明显提高了PLA的力学性能和结晶度。     

非共价功能化石墨烯改性PLA薄膜的制备

以双十二烷基二甲基溴化胺非共价修饰还原石墨烯(DDAB–RGO)为纳米填料,通过溶液铸膜法制备了聚乳酸/功能化石墨烯(PLA/DDAB–RGO)纳米薄膜。用傅立叶变换红外光谱和扫描电子显微镜对DDAB–RGO及纳米复合薄膜的化学结构及形貌进行了表征,并对纳米薄膜的结晶性能、力学性能、热稳定性等进行了测试分析。结果表明,DDAB–RGO与PLA具有良好的相容性,均匀分散于PLA基体中,在较低DDAB–RGO含量时对PLA膜起到了纳米增强的作用,当其含量为0.2%时,PLA/DDAB–RGO纳米薄膜的拉伸强度、拉伸弹性模量比纯PLA膜分别提高了21%和36%。同时DDAB–RGO的加入还改善了PLA的结晶性、热稳定性。     

聚乳酸/乙基纤维素生物降解膜的制备及其性能

将聚乳酸(PLA)和乙基纤维素(EC)的三氯甲烷溶液采用溶液浇铸法成功制备了聚乳酸/乙基纤维素复合膜.用红外光谱(FTIR)表征了复合膜结构,并测试了其力学性能和共混物降解性能.FTIR测试结果显示:复合膜中存在强烈的氢键相互作用.力学测试结果表明:烯基琥珀酸酐(ASA)对该复合膜具有良好的增塑效果.当膜中PLA质量分数w(PLA)≤37%时,PLA对复合膜起增强作用.随着EC含量的增加,共混物的亲水性增加,PLA/EC的降解速度增加.     

草莓型P(St-BA)/SiO_2纳米复合微球制备与表征

在混合溶剂丙酮/水介质中,以纳米SiO_2粒子为Pickering乳化剂,阳离子单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(MTC)为辅助单体,苯乙烯(St)和丙烯酸丁酯(BA)发生无皂乳液聚合制备了固含量高达25%的草莓型P(St-BA)/SiO_2纳米复合微球。研究了初始硅溶胶用量、软硬单体配比对复合微球形态、粒径和SiO_2吸附量的影响,并测试了乳胶膜的吸水性能。结果表明:在实验范围内制备得到的复合微球粒径在290～560 nm之间,SiO_2的吸附量介于28～34wt%之间。     

熔融缩聚法合成高分子量聚L-乳酸

以L-乳酸为原料,采用分步除水、丙交酯回流、优选催化剂等工艺,通过熔融缩聚法制备了高分子量聚L-乳酸(PLLA),研究了脱水产物、反应装置、催化剂、聚合工艺等对产物分子量、产率及色泽的影响,并对产物分子结构进行了表征。在加装丙交酯回流装置后,以Sn(Ot)2/SnC l2.2H2O/TSA为催化剂,在170℃,反应12h所得PLLA黏均分子量(Mη)可达10.6万,产率为76%。     

模压成型制备聚乳酸/细菌纤维素衍生物复合材料

采用模压成型方法制备聚乳酸/细菌纤维素及其衍生物复合材料,并研究细菌纤维素种类和用量对复合材料机械性能、热性能、微观形貌和降解性能等的影响.结果表明:细茵纤维素可以起到增强聚乳酸基体的作用,在低质量含量(≤5%)时,随着填料的增加,力学性能呈上升趋势,其中细菌纤维素质量含量为5%时,压缩模量可提高35%,经氧化处理的醛基细菌纤维素增强效果比未处理的细菌纤维素要稍强一些,模压成型方法较注塑成型方法可有效提高材料的压缩模量.复合材料呈脆性断裂,细菌纤维素的加入使复合材料的降解速率降低,而氧化后的醛基细菌纤维素/聚乳酸复合材料的降解速率与纯聚乳酸材料相近.