聚乳酸复合材料共混改性研究进展

聚乳酸(PLA)具有优异的生物可降解性,且生物相容性好,从而广泛应用于生物医疗、农业和食品包装等领域,但因其性脆、柔韧性差、熔体强度较低,限制了其应用范围的扩展。需通过与其他材料进行物理或化学改性制备复合材料以提高其加工性能和力学性能。综述了近年来共混改性制备聚乳酸复合材料的研究,主要介绍了PLA/合成聚合物、PLA/碳材料、PLA/无机纳米粒子、PLA/笼型倍半硅氧烷、PLA/天然高分子等复合材料的研究进展。     

PLA-g-GMA/Ope-POSS/PLA复合材料的制备与性能

为了制备具有优异强度与韧性的聚乳酸(PLA)复合材料,首先,将八聚(丙基缩水甘油醚)倍半硅氧烷(Ope-POSS)纳米粒子引入PLA中,并加入PLA接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(PLA-g-GMA)作为增容增韧组分;然后,通过熔融共混法制备了PLA-g-GMA/Ope-POSS/PLA复合材料;最后,通过对复合材料形态结构、热性能、力学性能及疏水性的表征分析了Ope-POSS纳米粒子及PLA-g-GMA的加入对PLA复合材料性能的影响。结果表明:PLA-g-GMA的加入对Ope-POSS纳米粒子具有良好的增容效果,可使得Ope-POSS纳米粒子在复合材料中均匀分散;随着良好分散的Ope-POSS纳米粒子的数量增加,PLA复合材料的强度、热稳定性及疏水性均得到明显的提高,韧性也随PLA-g-GMA含量增加而得到改善;当PLA-g-GMA和Ope-POSS纳米粒子含量分别为PLA的4wt%和3wt%时,PLA-g-GMA/Ope-POSS/PLA复合材料性能最佳。所得结论为POSS杂化PLA复合材料的深入研究提供了理论指导。      

聚乳酸/纳米纤维素可降解食品包装薄膜的研究及其在西兰花保鲜中的应用

在能源危机和环境恶化的双重压力下,食品包装逐渐朝着节能环保方向转型。聚乳酸(PLA)因原料可再生且降解性能优异而成为绿色食品包装材料的主力军,用同样具有生物降解性的高强度填充粒子纳米纤维素(NCC)改性聚乳酸,不仅能获得一种高性能复合包装材料,而且还符合可持续发展的时代潮流。本文以聚乳酸为基材、纳米纤维素为改性剂、聚乙二醇(PEG)为界面相容剂,制备得到一系列可降解食品包装薄膜。研究了纳米纤维素含量对复合薄膜表面形貌、热性能、力学性能、渗透性能以及透光性能的影响,考察了不同薄膜包装对西兰花常温贮藏的保鲜效果,并探索了聚乙二醇和纳米纤维素对聚乳酸复合材料降解性能的影响及作用机理。主要研究结果如下:1.采用溶液浇铸法制备一系列不同纳米纤维素含量的聚乳酸/纳米纤维素复合薄膜。利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观察薄膜的表面形貌,发现当纳米纤维素添加量小于4wt%时可被聚乙二醇完全包裹并在聚乳酸中均匀分散……2.分别用纯聚乳酸薄膜、PLA/N0/P10复合薄膜以及PLA/N2/P10复合薄膜包装西兰花…….3.将纳米纤维素和聚乙二醇以不同比例与聚乳酸熔融共混制备聚乳酸/纳米纤维素复合材料,随后进行为期60天的模拟体液降解实验……     

改性剂对纳米片状羟基磷灰石/聚乳酸复合材料性能的影响

分别采用硅烷偶联剂(SC)和硬脂酸(SA)对纳米层片状羟基磷灰石(LHAp)进行表面改性,并通过挤塑工艺制备未改性和两种改性纳米片状羟基磷灰石(np-HAp)增强聚乳酸(PLA) (np-HAp/PLA、SC-np-HAp/PLA和SA-np-HAp/PLA)复合材料。比较了三种复合材料的微观结构、力学性能、热稳定性、结晶性及润湿性。利用XRD、FTIR、XPS、SEM、TGA、DSC、力学性能测试和接触角测试对复合材料的理化性能进行表征。研究发现,np-HAp、SA-np-HAp与PLA界面处存在相分离,而SC-np-HA与PLA两相界面结合紧密;与np-HAp/PLA复合材料相比,SC-np-HAp/PLA复合材料的压缩屈服强度和拉伸强度分别提高了9.4%和6.6%,而SA-np-HAp/PLA复合材料的压缩屈服强度和拉伸强度则出现减小;此外,与np-HAp/PLA复合材料相比,SC-np-HAp/PLA和SA-np-HAp/PLA复合材料的初始分解温度分别提高了7.4%和5.6%,SC-np-HAp/PLA复合材料的结晶度提高了6.7%,SA-np-HAp/PLA复合材料的结晶度则减小了3.5%。水接触角测试结果表明,与np-HAp/PLA复合材料和SA-np-HAp/PLA复合材料相比,SC-np-HAp/PLA复合材料具有更为优异的亲水性。上述结果表明,经SC改性后的np-HAp具有与PLA基体更好的界面结合能力,为制备性能优异的骨植入复合材料提供借鉴。      

改性HA/PLA纳米复合材料的制备及其性能

以Ca(OH)2和H3PO4为原料,采用冷冻干燥技术制备纳米羟基磷灰石(n-HA),并在其表面接枝聚乳酸(PLA),得到改性的纳米羟基磷灰石(g-HA),采用XRD及FTIR进行表征;借助超声分散用溶液共混法制备g-HA/PLA和n-HA/PLA纳米复合材料。并采用弯曲性能测试、DMA和POM对其力学性能和结晶性能进行表征。结果表明g-HA作为良好的相容剂和异相成核剂,对g-HA在PLA基质中分散性的提高和纳米复合材料界面粘结强度的提高起到了良好的作用,g-HA/PLA纳米复合材料的弯曲模量、玻璃化温度和储能模量均有显著的提高。所采用的制备方法简便易行,具有潜在的工业应用前景。     

纤维素纳米晶/聚乳酸复合材料的制备与性能

用酸解法制备了纤维素纳米晶(CNC),然后用醋酸乙烯酯和丙烯酸丁酯通过自由基聚合的方法对CNC进行包覆改性,制得改性纤维素纳米晶(m-CNC),再将m-CNC和聚乳酸(PLA)通过溶液浇注法制备复合材料。利用透射电子显微镜、红外光谱、扫描电子显微镜、广角X射线衍射、力学和降解性能测试研究了m-CNC/PLA复合材料的结构与性能。结果表明,酸解法制备的棒状CNC直径约为5 nm~26 nm,长度约为40 nm~380 nm。随着m-CNC含量的增加,m-CNC/PLA复合材料的拉伸强度呈上升趋势,当m-CNC的含量为8%时,m-CNC/PLA复合材料的拉伸强度与纯PLA的相比增加了43.3%。在PLA中加入适量的CNC或m-CNC,PLA的结晶度提高而晶粒尺寸减小。m-CNC的加入减缓了m-CNC/PLA复合材料在模拟体液中的降解速率,但加速了其在土壤中的降解。     

纳米膨胀阻燃季戊四醇二磷酸酯双磷酰蜜胺有机改性蒙脱土/聚乳酸复合材料的制备及阻燃性能

将一种高效膨胀型无卤阻燃剂季戊四醇二磷酸酯双磷酰蜜胺(SPBDM)和有机改性蒙脱土(OMMT)添加到高分子量聚乳酸(PLA)中,熔融共混制备纳米膨胀型阻燃聚乳酸复合材料(SPBDM-OMMT/PLA)。采用XRD、TEM研究了纳米粒子的形态分布,并用热重分析法(TGA)、氧指数测试(LOI)、垂直燃烧测试(UL-94)探讨了该纳米阻燃SPBDM-OMMT/PLA复合材料的热性能和阻燃性能。研究表明,OMMT在PLA基体中有较好的分散性,高分子链插入层状硅酸盐片层间,形成了剥离型或插层型复合材料;相比纯PLA,加入SPBDM后改善了OMMT/PLA的高温热稳定性,最大热分解温度均向高温移动,且高温残炭质量分数大幅度提高;当SPBDM和OMMT质量分数分别为10.0%和1.0%时,纳米阻燃SPBDM-OMMT/PLA复合材料能达到较好的阻燃效果,LOI数值高达32%,相应垂直燃烧等级达UL-94V-0级。     

纳米二氧化钛含量对秸秆/聚乳酸复合材料性能的影响

目的 为改善纤维增强聚乳酸(PLA)复合材料增强相与基体相之间差的界面结合。方法 以秸秆粉(SP)为填料,纳米二氧化钛(TiO2)作为界面改性剂,构建SP/PLA复合材料相容界面,通过力学性能测试、吸水率测试、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和热重分析法(TGA)等表征手段,探究不同含量纳米二氧化钛对SP/PLA复合材料力学性能和界面相容性的影响。结果 研究发现,纳米二氧化钛的质量分数为2.0%时,复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别达到42.78 MPa和91.25 MPa,其耐水性能、结晶度、耐热性能也达到最好。结论 纳米二氧化钛可有效提高秸秆/聚乳酸复合材料的性能。     

增容纳米纤维素/聚乳酸复合材料的制备与性能

采用接枝共聚法制备了马来酸酐和丙烯酸丁酯双单体接枝聚乳酸（PLA）共聚物（mPLA）,然后以mPLA为增容剂,通过溶液浇铸法制备纳米纤维素（NCC）/PLA复合材料。采用SEM、DSC、TG、广角X射线衍射（WXRD）、力学和降解性能测试研究了mPLA对NCC/PLA复合材料的结构和性能的影响。结果表明:mPLA在PLA与NCC之间起到了良好的界面增容作用,促进了NCC在PLA基体中的分散。更精细分散的NCC促进了PLA的结晶成核,复合材料的结晶温度降低,结晶度提高;NCC/mPLA/PLA复合材料的力学性能随着mPLA含量增加呈先上升后下降的趋势,当mPLA含量为8%时,复合材料的拉伸强度和弹性模量与未添加mPLA的复合材料相比,分别提高了30.2%和41.4%;亲水性的NCC加速了NCC/PLA复合材料的降解,加入mPLA后,复合材料的降解速率有所减慢,但仍然快于纯PLA的降解。      

微波辐照合成聚乳酸/氧化锌柱撑有机皂石纳米复合材料及其聚合动力学与结构表征

采用微波水解法制备氧化锌(ZnO)柱撑有机皂石,并以其为催化剂在微波辐照下通过D,L-丙交酯开环聚合制备聚乳酸(PLA)/ZnO柱撑有机皂石纳米复合材料。通过正交实验,获得最优聚合参数,PLA/ZnO柱撑有机皂石纳米复合材料的珨Mw为39322。聚合动力学研究表明该聚合反应为3级反应,表观速率常数为157.264mol-2·L2·s-1。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、差示扫描量热分析和热重分析对ZnO柱撑有机皂石、纳米ZnO和PLA/ZnO柱撑有机皂石纳米复合材料的结构进行了表征和分析,结果表明纳米ZnO柱撑有机皂石具有剥离型结构,能显著提高PLA复合材料的结晶性能和热稳定性。     

静电纺丝法制备PLA/CNCs纳米复合薄膜及其性能研究

采用静电纺丝法成功将纳米纤维素晶体(CNCs)植入聚乳酸(PLA)基体中,制备出网状结构的绿色纳米复合材料,并探讨了PLA/CNCs薄膜的微观形貌、结晶度、热学性能和机械性能随CNCs添加量的变化趋势。结果表明,随着CNCs添加量的增加,静电纺PLA/CNCs纳米复合材料薄膜珠状纤维减少,纤维直径增大;纳米复合纤维薄膜的结晶度提高了87.9%;纳米复合纤维薄膜的最大热解温度由369.36℃提升到380.02℃;纳米复合纤维的拉伸性能随CNCs添加量的增加而显著提高,CNCs添加量为11%(质量分数)时得到的最大拉伸力和拉伸强度最大分别为3.76N和4.58MPa,与纯PLA薄膜相比分别提高了289%和159%。     

PLA/I.34TCN纳米复合材料的制备及其性能研究

将改性纳米黏土I.34TCN与聚乳酸(PLA)经过二次熔融混合制备了PLA/I.34TCN纳米复合材料。TEM表征结果显示,较高的黏土剥离程度提高了黏土在PLA中的分散性,使两相之间的界面作用力增强,同时可以使两相之间具有较大的界面增塑区;DSC表征结果显示,剥离型纳米黏土对纳米复合材料起到了结晶成核剂的作用,提高了纳米复合材料的结晶度。上述两方面的原因综合改善了纳米复合材料的力学性能,当黏土质量分数为2%时,PLA/I.34TCN纳米复合材料中黏土的剥离程度最高,使得该纳米复合材料的断裂伸长率显著提高,最多可提高101.00%,是纯PLA的18倍。TG表征结果发现,纳米复合材料的热稳定性能随I.34TCN含量的增加而逐渐增加。     

淀粉纳米晶/聚乳酸复合材料的制备与性能研究

以玉米淀粉为原料使用酸解法制备了淀粉纳米晶(SNC),然后以马来酸酐和丙烯酸甲酯为单体通过熔融接枝的方法对聚乳酸(PLA)进行接枝改性,制得改性PLA(mPLA),再将SNC、mPLA和PLA通过溶液浇注法制备复合材料。利用红外光谱、力学性能测试、扫描电子显微镜、广角X射线衍射、差式扫描量热-热重同步热分析研究了SNC/PLA复合材料的结构与性能。结果表明,在SNC/PLA复合材料中加入适量的mPLA,SNC与PLA的相容性改善,SNC团聚现象明显减少;随着mPLA含量的增加,SNC/PLA复合材料的拉伸强度先上升后下降,当mPLA的含量为12%时,SNC/PLA复合材料的拉伸强度与未加mPLA的相比增加了32.1%;加入mPLA后,PLA的结晶度提高而晶粒尺寸减小、热稳定性也有所提高。     

乳酸原位聚合改性纳米纤维素的制备及应用

乳酸原位聚合改性纳米纤维,并和聚乳酸制备复合材料。先由64%硫酸水解微晶纤维素(MCC)制备纳米纤维素(NCC),再乳酸原位聚合接枝纳米纤维素得到改性后纳米纤维素(g-NCC),最后将g-NCC按0%~5%质量比与聚乳酸(PLA)共混,制成复合材料g-NCC/PLA。透射电子显微镜观察得到棒状纳米纤维素长度为100~200nm,直径为10~25nm,傅里叶变换红外光谱和核磁共振谱证明乳酸均聚物已接枝到纳米纤维素,复合材料性能分析表明g-NCC与PLA相容性比未改性NCC与PLA相容性好,g-NCC含量为2%时,复合材料拉伸强度可达到45 MPa,比纯PLA提高85%,结晶度提高10%。     

聚乳酸纳米填充改性的研究进展

总结了近年来国内外纳米填料填充改性聚乳酸(PLA)的研究进展.介绍了纳米填料对聚乳酸结晶性能、力学性能、热稳定性能、降解性能、生物相容性的影响.指出了目前纳米填料填充改性聚乳酸存在的问题,展望了聚乳酸/纳米复合材料的发展前景.     

微波辅助原位聚合法制备聚乳酸/蛭石纳米复合材料

对蛭石(VMT)有机改性后,以丙交酯为单体,在催化剂存在的条件下采用微波辅助原位聚合法制备聚乳酸/蛭石(PLA/VMT)纳米复合材料。利用广角X射线粉末衍射法(WAXD)、傅立叶红外光谱法(FT-IR)以及差示扫描量热法(DSC)对材料进行了表征。对蛭石的添加量对材料的插层效果以及材料性能的影响进行了讨论。结果表明,在反应时间很短的情况下,蛭石即可以纳米尺寸分布在PLA中。随蛭石含量的不同,分别得到了剥离型和插层性PLA/VMT纳米复合材料。     

SiO_2-MWNTs/聚乳酸复合材料的冷结晶动力学及球晶形态

为研究多壁碳纳米管(MWNTs)对聚乳酸(PLA)冷结晶动力学和球晶形态的影响,分别以PLA和表面包覆纳米SiO2并接枝硅烷偶联剂的纳米SiO2改性MWNTs(SiO2-MWNTs)为基体和改性剂,经溶液共混法制备了SiO2-MWNTs/PLA复合材料。采用DSC、偏光显微镜、Jeziorny模型和Johnson-Mehl-Avrami模型研究了复合材料的非等温冷结晶动力学和球晶形态。结果表明:SiO2-MWNTs可作为异相成核剂,能有效降低SiO2-MWNTs/PLA复合材料的冷结晶温度,提高晶核生成速率和晶体生长活化能。SiO2-MWNTs/PLA复合材料的冷结晶过程主要由成核作用控制,加入SiO2-MWNTs可同时提高复合材料的结晶速率和结晶度。冷结晶时,PLA球晶尺寸小于熔体冷却结晶时的,且SiO2-MWNTs含量对冷结晶球晶尺寸的影响远小于其对熔体冷却结晶球晶尺寸的。所得结论对优化PLA的结晶结构和性能、制备高性能PLA复合材料具有指导意义。     

微波辅助原位聚合法制备聚乳酸/蛭石纳米复合材料EI北大核心

对蛭石(VMT)有机改性后,以丙交酯为单体,在催化剂存在的条件下采用微波辅助原位聚合法制备聚乳酸/蛭石(PLA/VMT)纳米复合材料。利用广角X射线粉末衍射法(WAXD)、傅立叶红外光谱法(FT-IR)以及差示扫描量热法(DSC)对材料进行了表征。对蛭石的添加量对材料的插层效果以及材料性能的影响进行了讨论。结果表明,在反应时间很短的情况下,蛭石即可以纳米尺寸分布在PLA中。随蛭石含量的不同,分别得到了剥离型和插层性PLA/VMT纳米复合材料。     

聚乳酸/蛭石纳米复合材料的原位聚合与性能研究

首次用原位聚合的方法制备了剥离型聚乳酸/蛭石纳米复合材料.以液态的单体丙交酯溶胀蛭石,然后引发单体进行聚合.XRD和TEM分析表明原位聚合法制备的纳米复合材料中蛭石片层完全剥离,分散与PLA基体中.用XRD和DSC分析和观察了聚乳酸/蛭石纳米复合材料基材的结晶性能,结果表明层状纳米蛭石聚乳酸的结晶度降低,球晶粒径大大降低.拉伸性能的考察表明制得的纳米复合材料的力学性能大大提高.     

微波二步法合成纳米TiO_2/PLA复合材料及其表征

通过微波辐射技术,采用二步法合成纳米TiO_2/聚乳酸(PLA)复合材料,借助FT-IR、和SEM等技术对样品进行结构表征。结果表明,处理后的纳米TiO_2和PLA之间存在相互作用,能够均匀的分散在PLA基体中。另外,复合材料与纯PLA相比,断裂强度有所提高。