聚乳酸结晶成核剂的研究进展

聚乳酸(PLA)是一种生物基可降解聚酯,在过去的十年里迅速成为一种极具竞争力的商业材料。虽然聚乳酸拥有高模量,高强度和高透明性等优点,但目前制约其应用的一个瓶颈就是对其结晶的控制。在PLA的发展过程中,成核剂在其结晶领域一直扮演着一个重要的角色。本文通过大量文献总结和比较阐述了目前聚乳酸成核剂领域的最新进展。     

不同构型聚乳酸共混体系的立构复合结晶研究进展

左旋聚乳酸(PLLA)和右旋聚乳酸(PDLA)在共混体系中可形成立构复合(sc)结晶,与聚乳酸(PLA)同质结晶材料相比,sc 结晶材料具有良好的耐热性和耐化学稳定性。因此,sc 结晶是改善PLA 综合性能的一种有效手段。但在PLLA/PDLA 共混体系中,存在各自的同质结晶与两者之间sc 结晶的竞争,所以制备高耐热sc 型PLA 材料的关键之一是理解其sc 结晶的形成条件与机理,进而调控和促进其sc 结晶程度。在PLLA/PDLA 共混物中,sc 结晶受聚合物化学结构、结晶与加工条件等诸多因素影响,其影响规律和机理较复杂。根据PLLA/PDLA共混物sc 结晶行为影响因素的不同,从聚合物分子量、立构规整性、共混比例、分子链拓扑结构、结晶方式与条件、加工助剂和其他组分加入6 个方面出发,详细综述了PLLA/PDLA 共混物sc 结晶及其sc 材料制备的研究进展,以期为高耐热生物基PLA 材料的加工制备提供指导。     

聚乳酸立构复合体的研究进展

聚乳酸(PLA)是一种具有生物相容性的生物可降解材料,在生物医学工程领域应用广泛。但由于其结晶性、耐热性较差,脆性强等缺点,PLA的应用范围受到了一定限制。立构复合聚乳酸(Sc-PLA)是由相同组成不同旋光性的重复单元形成的一种具有特殊结构的物质。通过制备PLA的立构复合晶体(Sc)可以显著提高左旋聚乳酸(PLLA)的结晶性能和耐热性。本文归纳了共聚法获得Sc的方法。比较了线性共聚物、星型共聚物对PLA的改性结果。并对其他提高PLA性能的方法进行介绍。     

聚乳酸/环氧化聚丁二烯抗冲树脂结晶性能的研究

采用差示扫描量热仪(DSC)对聚乳酸/环氧化聚丁二烯抗冲聚乳酸树脂(PLA/PB(EPB))的结晶性能进行了考察,并与纯聚乳酸(PLA)的结晶行为进行了对比,研究了环氧化聚丁二烯(EPB)对PLA等温/非等温条件下结晶行为的影响规律。结果表明:聚丁二烯橡胶(PB)对PLA的结晶行为影响较小,而EPB对PLA的晶体完善程度影响较为明显。PLA和PLA/PB更倾向于在低温条件下结晶,而PLA/EPB20.9%和PLA/EPB46.5%更倾向于在高温条件下结晶。抗冲聚乳酸树脂的结晶速率高于纯PLA,并且随着EPB环氧化度的增大,抗冲聚乳酸树脂的结晶速率呈逐渐增大的趋势。     

菱粉增韧聚乳酸复合材料的制备与性能研究

以菱粉(WCS)为增韧剂制备了聚乳酸(PLA)/WCS复合材料,并对复合材料的结晶性能和力学性能进行了系统分析。结果表明:当PLA基体中加入WCS之后,PLA/WCS复合材料的结晶性能得到改善,其中WCS起到PLA成核剂的作用。WCS对PLA具有明显的增韧作用,但材料的强度则有所下降。同时,WCS的引入改善了PLA的热稳定性,有效拓宽了PLA的应用范围。     

成核剂对聚乳酸挤出流延膜结晶性能的影响

聚乳酸作为一种优异的可降解塑料近年来发展迅速,受PLA结晶性速度慢,脆性高的影响,改善PLA结晶性能的研究日益受到关注。本文研究了两种成核剂对挤出流延PLA结晶性能的影响。实验结果显示,挤出流延的PLA薄膜的结晶度仍然很低,在升温过程有明显的冷结晶行为,成核剂对PLA结晶的贡献远低于冷却速度的影响。相较于TMC300,使用滑石粉(Talc)作为成核剂,能更快提升PLA的结晶速率,提升结晶完善性。挤出流延的PLA膜还需要经过退火处理使结晶完善,释放加工过程的取向内应力。使用两种成核剂的样品大约经过20分钟的热处理即可完成结晶,在退火过程,Talc显示出更为优越的结晶加速行为。因此相较而言,Talc更适合在PLA挤出流延制膜中应用。     

聚乳酸有机成核剂研究进展

聚乳酸作为生物可降解材料应用广泛,但是结晶速率非常慢,添加成核剂可以改善其结晶速率,其中有机成核剂因其与聚乳酸良好的相容性备受关注。本文重点综述了有机成核剂的种类及其对聚乳酸结晶性能的改善情况,并展望了有机成核剂今后的发展方向。     

聚己内酯对聚乳酸熔融结晶的影响

聚合物共混材料的结晶行为对材料性能有重要的影响,结晶行为是共混材料研究的主要问题。选用聚乳酸(PLA)和聚己内酯(PCL)共混材料,采用偏光显微镜和差示扫描量热仪,对PLA/PCL共混材料的结晶行为进行研究。通过等温结晶动力学,分析PCL对PLA在100和120℃时等温结晶的影响。结果表明,PCL相作为异相成核剂加入PLA相,使得PCL/PLA共混物中异相结晶成核效率提高,晶体直径减小,半结晶时间减小,提高PCL/PLA共混物的结晶能力。随着PCL相的占比增大,PCL/PLA(40/60)试样中出现"海-岛结构",异相成核效率增大,半结晶时间较小,结晶直径减小,结晶度减小。     

天然纤维增强聚乳酸基可降解复合材料的研究进展

聚乳酸(PLA)以其优异的生物降解性在可降解材料领域备受关注,然而其脆性、热稳定性以及相对较高的价格限制了其应用领域。采用天然纤维增强PLA复合材料是改善PLA力学及热稳定性能的有效途径之一。本文综述了国内外对天然纤维增强聚乳酸基可降解复合材料的研究现状及新进展,讨论了动物纤维、植物纤维改性聚乳酸复合材料的性能、技术方法及潜在应用领域。此外,论文综述了PLA/植物纤维复合材料降解的研究进展,展望了PLA/天然纤维复合材料在降低PLA复合材料成本、提高力学性能并保持生物降解性能等方面的发展前景。     

生物基植物油及其衍生物改性聚乳酸(PLA)的进展

聚乳酸(PLA)是一种高模量、高强度的生物可降解聚酯，具有较好的生物相容性，但是，PLA存在脆性较大、低韧性、结晶速率低等缺陷限制了其应用。增塑改性能减小分子链间的作用力，提高分子链的运动能力，改善PLA的加工流动性及脆性，其中，植物油及其衍生物是一种可再生的绿色增塑剂。主要介绍了植物油及其衍生物在改性PLA力学性能、结晶行为及加工性能中的应用，重点分析了蓖麻油、环氧大豆油等植物油作为增塑剂增塑PLA的增塑机理及效果。总结了在植物油基增塑剂增塑PLA的过程中，改善增塑剂与基体的相容性、减弱增塑剂迁移的有效方法。同时分析了植物油/填充材料复合改性PLA研究中，填料对增塑剂的增塑行为和材料力学性能的影响。     

聚乳酸基生物降解共混物的制备及应用

聚乳酸(PLA)是一种应用前景良好的生物基绿色高分子材料,具有良好的力学性能、生物相容性和生物可降解性,但PLA存在的韧性差、熔体强度低等性能缺陷很大程度上限制了其更广泛应用。通过与其他生物降解聚合物共混改性可以有效改善PLA的这些性能。文章综述了近年来国内外在聚乳酸与其他生物可降解物质共混改性材料的制备以及其在包装袋、生物降解地膜方面的应用,主要包括了聚乳酸/聚碳酸亚丙酯、聚乳酸/聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯、聚乳酸/聚羟基脂肪酸酯、聚乳酸/淀粉等其混体系。     

3D打印用PLA的改性及在包装领域应用研究进展

根据生物可降解材料聚乳酸(PLA)的性能、改性方法,探索了其在3D打印包装领域的应用,为后续的改性研究和市场应用提出了新的方向。详细介绍了PLA材料的结构与特性、改性方式以及3D打印PLA材料在包装领域的应用。在保证PLA材料本身的高透明性、可降解的优势下,进一步提高其韧性、耐热性、阻隔性及导电性等,并缩减生产成本,使其在包装领域有更广泛的应用。     

PLA纳米复合材料结晶行为的研究进展

综述了近年来聚乳酸(PLA)纳米复合材料结晶行为的研究进展,重点介绍了PLA/纳米碳基复合材料、PLA/纳米黏土复合材料、其他PLA纳米复合材料,以及PLA/纳米杂化复合材料的结晶行为,并阐述了增塑剂与纳米填料,以及剪切流动场与纳米填料的协同效应对PLA结晶行为的影响。分析表明,添加少量纳米填料可以有效促进PLA结晶,提高其耐热性和力学性能,并赋予其气体阻隔性、抗紫外线和抗菌性等特殊功能。最后,对PLA纳米复合材料结晶调控的未来研究方向进行了展望。     

生物可降解材料聚乳酸的研究进展

介绍了生物可降解材料聚乳酸(PLA)合成方法的研究情况。对其在医学领域、纺织领域和包装领域中的应用作了总结;并对聚乳酸材料的发展前景做了展望。     

聚乳酸/热塑性淀粉多组分生物可降解共混物研究进展

全生物基聚乳酸/淀粉生物可降解材料,同时具有聚乳酸(PLA)的高性能和淀粉(TPS)的低成本,是近年来受到广泛关注的全生物降解高分子体系。由于淀粉具有较强的亲水性,与PLA基体难以相容,使界面的黏附性较差,导致材料的性能恶化; PLA/TPS共混物体系研究的焦点主要是通过改善组分的界面相容性,提高共混物的力学性能。文章对聚乳酸/热塑性淀粉(PLA/TPS)共混物的制备和性能进行介绍,对PLA/TPS二元共混物的力学性能进行了概述,主要总结了增塑剂、无机粒子对PLA/TPS共混物界面结构和力学性能的影响,详细阐述了接枝(嵌段)共聚物、小分子化合物增容PLA/TPS共混物多组分体系的研究进展。高性能聚乳酸/淀粉生物可降解多组分共混物是一种极具开发前景的新型生物可降解塑料。     

碳纳米管/聚乳酸复合材料非等温结晶动力学

研究了聚乳酸(PLA)与多壁碳纳米管(MWNTs)/PLA复合材料的非等温结晶动力学。利用硅烷偶联剂KH-550改性碳纳米管,并用溶液共混法制备MWNTs/PLA复合材料。利用DSC研究了材料的结晶过程,所得的降温曲线表明基体中的碳纳米管可以提高材料的结晶温度范围和结晶放热焓。采用Jeziorny法和Mo法研究了PLA与MWNTs/PLA复合材料的非等温结晶动力学,结果表明,适量的碳纳米管有效地起到了成核剂的作用,提高了材料的结晶速率。     

癸二酸二苯甲酰肼对PLA等温结晶行为及拉伸性影响

采用熔融共混法制备聚乳酸/癸二酸二苯甲酰肼(PLA/SBH)共混物。通过差示扫描量热(DSC)分析研究成核剂SBH添加量以及等温温度对PLA熔体等温结晶行为的影响。由结晶动力学分析可知,随着SBH添加量增大,PLA半结晶时间大幅缩短,结晶速率显著加快。加入SBH后,Avrami指数在2.51~3.14之间,PLA熔体结晶以异相成核为主,晶体生长为三维生长。对于PLA急冷模压样条,结晶度仅为2.9%。而加入1.0份SBH后,PLA熔体在134℃下经过3 min等温结晶处理后,所得PLA/SBH(100/1.0)模压样条结晶度达到42.0%。相对于急冷PLA样条,经过热处理的PLA/SBH(100/1.0)样条的维卡软化点由64.3℃大幅提升至160.6℃,而拉伸强度也有所增大。     

纳米二硫化钼对聚乳酸等温结晶行为的影响

采用熔融共混法制备聚乳酸/二硫化钼(PLA/MoS_2)纳米复合材料。通过差示扫描量热法(DSC)研究纳米MoS_2含量对PLA等温结晶行为的影响,采用Avrami方程分析纳米复合材料的等温结晶动力学,并采用X射线衍射(XRD)测试材料的结晶结构。由等温结晶动力学计算结果可知,加入MoS_2纳米粒子后,PLA基体的结晶速率显著提高。例如,当结晶温度(Tc)为110℃,MoS_2含量由0增至2.0%时,试样的结晶半时间(t1/2)可由纯PLA的8.5 min大幅降低至3.2 min。而当Tc为120℃,MoS_2含量由0增至2.0%时,试样的t1/2由纯PLA的11.4 min降低至3.8 min。同时,随着MoS_2含量的增大,PLA基体的最大结晶度也有一定程度增大,说明MoS_2起到异相成核剂作用。PLA/MoS_2试样的Avrami指数在2.6~3.1之间,可知在MoS_2存在下,PLA晶体主要为异相成核和三维生长。     

聚乳酸/聚多巴胺复合材料的制备及性能研究

聚乳酸(PLA)被认为是一种无毒、生物相容性优异的生物可降解材料,但其降解周期长、缺乏功能性而限制了其更广的应用。为改善聚乳酸(PLA)的各项性能,选用聚多巴胺纳米粒子(PDA NPs)作为纳米填料,通过溶液浇铸的方法制备了聚乳酸/聚多巴胺(PLA/PDA NPs)复合材料。结果表明,所制备的PDA NPs呈规则、均一的球形结构,且可通过改变介质pH调控粒径在140～550 nm;PDA NPs的加入可降低复合材料的冷结晶温度(T_c)和结晶度(X_c);但却能显著提升复合材料的降解速率,且其降解速率先较平缓后明显加快,最终降解20 d后降解率达到95.3%,比纯PLA加快了1倍。此外,PLA/PDA NPs复合材料被发现还具有紫外屏蔽性能,复合材料对UVA和UVB的屏蔽率分别高达65.98%和71.49%,是纯PLA的紫外屏蔽性能的2倍。     

聚乳酸/聚多巴胺复合材料的制备及性能研究

聚乳酸(PLA)被认为是一种无毒、生物相容性优异的生物可降解材料,但其降解周期长、缺乏功能性而限制了其更广的应用。为改善聚乳酸(PLA)的各项性能,选用聚多巴胺纳米粒子(PDA NPs)作为纳米填料,通过溶液浇铸的方法制备了聚乳酸/聚多巴胺(PLA/PDA NPs)复合材料。结果表明,所制备的PDA NPs呈规则、均一的球形结构,且可通过改变介质pH调控粒径在140～550 nm;PDA NPs的加入可降低复合材料的冷结晶温度(T_c)和结晶度(X_c);但却能显著提升复合材料的降解速率,且其降解速率先较平缓后明显加快,最终降解20 d后降解率达到95.3%,比纯PLA加快了1倍。此外,PLA/PDA NPs复合材料被发现还具有紫外屏蔽性能,复合材料对UVA和UVB的屏蔽率分别高达65.98%和71.49%,是纯PLA的紫外屏蔽性能的2倍。