聚乳酸增韧研究进展

聚乳酸(PLA)是一种具有生物降解性、生物相容性和无毒的聚合物。其具有较低的加工成本及理想的机械性能,被认为是具有良好生物医学应用和替代石油基的聚合物。但其低的韧性,限制其广泛的应用。对近年来聚乳酸的增韧方法进行了综述,并对其发展方向进行了展望。     

聚乳酸增韧研究进展

聚乳酸(PLA)是一种可生物降解、环境友好型的热塑性脂肪族聚酯,废弃后可以完全降解,降解产物为CO2和H2O,能够维持自然界的碳循环平衡。但在常温下,PLA的性能较脆,冲击强度较低,提高其韧性对于拓宽PLA的应用范围是至关重要的。文中对近三年来国内外研究者通过共混、共聚、成型加工、纳米复合和木/塑复合等方法和途径对PLA进行增韧改性的研究进行了综述,并展望了PLA类可生物降解高分子材料的发展前景。     

反应性共混天然橡胶增韧聚乳酸

以过氧化二异丙苯(DCP)为交联剂,经哈克密炼机反应性共混,制备了聚乳酸/天然橡胶(PLA/NR)交联共混物。考察了交联剂DCP对PLA/NR共混物的熔体扭矩、形貌、结晶性、热稳定性和力学性能的影响。研究结果表明,添加DCP引发了PLA与NR体系的交联,熔体扭矩值增大。DCP对PLA/NR体系的热稳定性影响不大。当DCP含量为0.5%时,PLA/NR共混物的结晶度达到最高值,其冲击强度也达到最大值,是纯PLA的3倍。当DCP含量为2%时,共混物呈共连续相结构,其断裂伸长率达到最大值,相对于纯PLA提高了50%。     

聚己二酸丙三醇酯增韧改性聚乳酸的研究

以丙三醇(G)、己二酸(A)为原料,制备了一种新型聚乳酸(PLA)增韧改性剂--聚己二酸丙三醇酯(PGA).通过熔融共混的方法制备了PGA/PLA共混物,并*利用偏光显微镜(PoM)、动态力学分析(DMA)等对其动态热机械性能、冲击强度及相态结构进行了表征.研究结果表明,PGA的加入改善了PLA材料的柔性,PGA含量为15%的PGA/PLA共混物的冲击强度达到48.0J/m,比纯PLA提高了300.0%.     

E-MA-GMA三嵌段共聚物对聚乳酸的增韧改性

在聚乳酸(PLA)中加入不同比例的乙烯-丙烯酸乙酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三嵌段共聚物(E-MA-GMA)对其进行增韧改性。用傅立叶变换红外光谱仪和旋转流变仪分别对体系的反应进行表征;用熔融指数测量仪和旋转流变仪对体系的流变性能进行表征;同时测试材料力学性能并观察样条微观结构以考察E-MA-GMA对PLA的增韧效果。结果表明:E-MA-GMA的环氧官能团与PLA的端羧基和端羟基发生反应,使得共聚物与PLA有一定的相容性,PLA的冲击性能得到了明显的提高,含20%E-MA-GMA(质量分数)的共混物冲击强度较纯PLA提高了329.7%。     

不同增容剂对POE增韧聚乳酸性能的影响

用双螺杆挤出机制备了聚乳酸(PLA)、聚烯烃弹性体(POE)和4种不同增容剂(马来酸酐接枝POE、马来酸酐、丙烯酸酯双官能化POE、丙烯酸酯与缩水甘油酯双官能化的POE、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝POE)的共混物,考察了不同增容剂对共混物力学性能和断面形貌的影响,分析了退火前后共混物力学性能的变化。结果表明,在使用自制的甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝POE(POE-g-GMA)作为增容剂,三元体系PLA/POE/POE-g-GMA的质量比为80/15/5时,复合材料力学性能达到最佳,此时缺口冲击强度为12.3 kJ/m2,是纯PLA的3.7倍,拉伸强度为47.5 MPa。     

环氧化腰果酚增韧改性聚乳酸的性能

随着石油资源的枯竭,生物基可降解高分子材料的研究热度正逐步上升.聚乳酸(PLA)由于其来源广泛,受到了人们的关注,但由于其韧性低,应用范围受限,故有必要寻找一种生物基增韧剂对PLA进行改性.腰果酚(CD)由于其广泛的生物质来源及特殊的化学结构成为这种改性剂可供选择的生物质助剂.本研究利用化学合成的方法制得环氧化腰果酚(...     

E-MAH-GMA共混增韧改性PLA的研究

聚乳酸(PLA)中加入不同比例的乙烯-马来酸酐-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元嵌段共聚物(E-MAH-GMA)对其进行增韧改性。用傅立叶变换红外光谱仪对材料进行表征;用熔融指数测量仪对流动性进行分析;同时测试了材料拉伸、冲击、弯曲等力学性能,结果表明:E-MAH-GMA对PLA有增韧作用,添加20份的E-MAH-GMA时,PLA共混材料的冲击强度为95.71kJ/m2,比纯的PLA提高了408%;拉伸强度、弯曲强度有所下降,断裂伸长率略有提高。     

立构复合结构增韧左旋聚乳酸的结构与性能

以左旋聚乳酸(PLLA)为基体聚合物材料、右旋聚乳酸-聚乙二醇-右旋聚乳酸(PDLA-PEG-PDLA)三嵌段共聚物作为增韧改性剂,通过熔融共混方法制备了PLLA/PDLA-PEG-PDLA共混物。通过红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射(XRD)和拉伸行为测试对PLLA和PLLA/PDLA-PEG-PDLA共混物的结构、晶型和力学性能进行了研究。结果表明,PDLA-PEG-PDLA三嵌段共聚物的加入,共混体系生成了PLA立构复合结构。与纯PLLA相比,PLLA共混物的玻璃化转变温度显著下降,热稳定性能明显改善,而且PLLA基体的韧性得到了较大程度的提高。     

植酸钙/聚磷酸铵膨胀阻燃剂对增韧改性聚乳酸性能的影响

针对难以同时获得具有高阻燃性和高韧性聚乳酸(PLA)的现状,文中将聚磷酸铵和植酸钙复配形成膨胀阻燃剂加入到通过动态硫化法制备的韧性聚乳酸/不饱和聚酯共混物中(TPLA),详细研究了二者配比对TPLA阻燃性能、燃烧行为、热性能以及力学性能的影响。热重分析表明,该膨胀阻燃剂的引入并没有破坏TPLA的热稳定性,反而提高了其高温残炭量。极限氧指数(LOI)、垂直燃烧和锥形量热测试结果显示,该复配阻燃剂对TPLA表现出优异的阻燃性能,添加质量分数10%聚磷酸铵和5%植酸钙后,TPLA可以通过UL-94 V-0级,LOI达到27%;与纯PLA相比,改性后TPLA的峰值热释放速率和总热释放分别下降57.5%和69.5%。力学测试结果表明,阻燃TPLA的断裂伸长率和缺口冲击强度相比聚乳酸有大幅上升,分别为聚乳酸的7.6倍和6.5倍。     

杜仲胶接枝甲基丙烯酸丁酯的合成与表征

采用溶液聚合工艺,以过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,成功制备了杜仲胶(EUG)和甲基丙烯酸丁酯的接枝共聚产物(EUG-g-BMA)。利用凝胶渗透色谱、核磁共振和红外光谱(IR)研究了接枝反应条件,如单体浓度、反应温度、引发剂浓度等对接枝共聚反应和接枝效率的影响。用差示扫描量热分析(DSC)研究了接枝率对产物熔融-结晶行为的影响。结果表明,当m(BPO)∶m(BMA)=0.05时,BMA浓度对接枝率和单体转化率影响明显,过高的反应温度导致交联产物的生成。IR谱图中1667 cm~(-1)处碳碳双键吸收峰的消失说明接枝反应发生在碳碳双键上。接枝改性导致杜仲胶分子链的结晶能力减弱。随着接枝率增加,产物的熔融温度和结晶温度向低温方向移动,结晶度降低;当接枝率达到17.6%时,DSC曲线上既不呈现熔融峰,也没有结晶峰,说明此时EUG-g-BMA已经完全失去结晶能力。     

杜仲胶/天然橡胶并用硫化胶的力学性能

采用常规硫化方法,将杜仲胶(EUG)与天然橡胶(NR)共混硫化,研究不同EUG含量对并用硫化胶的力学性能、应力软化效应及动态力学性能的影响;并通过差示扫描量热法(DSC)对内部结晶进行表征,通过扫描电子显微镜(SEM)对硫化胶拉伸断面进行观察。实验结果表明,加入EUG使得并用硫化胶的断裂伸长率和拉伸强度都有所下降、应力和应变也逐渐降低;100%定伸应力和300%定伸应力增加;应力软化现象提高;玻璃化转变温度(T_g)向低温移动,储能模量降低。通过SEM的观察和DSC测试可知硫化胶内部含有部分结晶。     

载有杜仲叶提取物CPC材料的研究

本文利用杜仲对成骨的有利作用，采用浸提法将杜仲叶水溶性提取物载入到磷酸钙骨水泥（CPC）中，旨在通过CPC协同形成高效骨修复材料。用XRD和FTIR检测了其理化特性，同时也测量含杜仲叶提取物CPC的抗压强度、水中溶解度和pH值。实验结果显示杜仲叶提取物载入对CPC固化时间、抗压强度和pH值变化、相组成均无明显影响，这些反映了杜仲叶提取物的载入对CPC的理化特性无明显影响。     

环氧化改性杜仲胶与合成反式-1,4-聚异戊二烯的性能对比

基于天然杜仲胶(EUG)与人工合成反式-1,4-聚异戊二烯(TPI)微观链结构和化学组成的差异,分别采用乳液工艺和溶液工艺对二者进行了环氧化改性。采用差示扫描量热、偏光显微镜(POM)、拉力试验、扫描电子显微镜和动态力学分析对比研究了环氧度对环氧化杜仲胶(EEUG)和环氧化合成反式-1,4-聚异戊二烯(ETPI)的结晶行为、拉伸性能、动态力学性能的影响。结果显示,随着环氧度的增加,EEUG和ETPI结晶度均降低,球晶尺寸减小,EEUG在环氧度超过摩尔分数20.6%后聚集态结构由结晶转变为无定型;ETPI在环氧度超过摩尔分数13.8%后DSC曲线上没有出现熔融峰和结晶峰,但POM下仍可观察到少量小球晶。环氧基团的不均匀分布导致了ETPI的局部结晶。拉伸性能显示随着环氧度增加,EEUG硫化胶拉伸强度降低,断裂伸长率明显增加,在环氧度摩尔分数大于20.6%后实现了材料由刚而韧的塑料向软而韧的弹性体的转变。ETPI硫化胶拉伸强度和断裂伸长率均低于TPI硫化胶。动态力学性能证实EUG的环氧化改性导致其聚集态结构的转变,且这种转变与环氧度之间有明确的对应关系。ETPI力学行为的改变与环氧度之间没有明确的对应关系。EEUG-20.6和ETPI-13.8的硫化胶显示出最大的0℃时tanδ值和最小的60℃时tanδ值,说明通过控制环氧度来控制材料的聚集态结构,可同时改善材料的抗湿滑性能和低滚动阻力。     

聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料的冷结晶及熔融行为

采用熔融插层法制备了插层型的聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料(PLA/MMTs)。利用差示扫描量热仪(DSC)和X射线衍射(XRD)对该纳米复合材料的结晶及熔融行为进行了研究。结果表明,PLA/MMTs复合体系不能从熔体冷却结晶,但可在较慢的升温过程中固态下冷结晶;蒙脱土不会改变PLA基体结晶的α晶型,但具有异相成核作用,促进了PLA基体的冷结晶在更低的温度下进行;复合体系在较慢升温速率下的双重熔融现象源于原始晶粒熔融重结晶行为。     

热塑性树脂增韧酚醛树脂基复合材料研究

研究热塑性树脂的含量、端基、分子量对酚醛树脂基复合材料性能的影响，用扫描电镜观察增韧体系的断口形貌，对增韧机理进行了探索。结果表明，以热塑性树脂膜和固化后的酚醛树脂膜形成连续相、酚醛树脂固化球粒为分散相的“网膜-球粒”结构使酚醛树脂基复合材料的韧性提高。     

笼型聚倍半硅氧烷增韧3层聚酰亚胺薄膜的制备与性能

以3,3′,4,4′-联苯四酸二酐(BPDA)-对苯二胺(PDA)/4,4′-二苯醚二胺(ODA)型聚酰亚胺为芯层,将2,2′-双(4-(4-氨基苯氧基)苯基)丙烷(BAPP)-BPDA型聚酰胺酸涂覆于芯层的上、下表面并热亚胺化得到3层聚酰亚胺薄膜。为提高3层聚酰亚胺薄膜的韧性,将降冰片烯二酸酐-马来酰亚胺基七异丁基聚倍半硅氧烷交替共聚物(poly(MIPOSS-alt-NA))作为BPDA的共单体引入到上、下表层的热塑性聚酰亚胺中。结果表明,当poly(MIPOSS-alt-NA)的质量分数为6.0%时,3层聚酰亚胺薄膜的断裂伸长率从7.2%提高到14.5%,热膨胀系数则从27.0×10^-6 K^-1降低至23.6×10^-6 K^-1,与铜箔制备的柔性覆铜板剥离强度达到12.0 N/cm,针对拉伸断面电镜照片的变化对增韧机理进行了分析。     

超临界二氧化碳发泡制备可控形貌的聚乳酸微孔材料

应用超临界CO2制备微孔聚乳酸,研究发泡条件和结晶度对微孔形貌的影响。结果表明,固定饱和压力与降压速率,升高温度有利于泡孔的生成;超过聚乳酸(PLA)完全熔融温度,无法生成泡孔;固定发泡温度与降压速率,提高压力有与温度类似的作用;由于PLA较低的熔体强度,降压速率的提高增大了生成泡孔之间的竞争,可形成孔道连通的微孔形貌;而PLA本身的结晶度很大程度上影响了PLA可发泡的区间,结晶不利于发泡。     

PEI纳米纤维层间增韧碳纤维环氧复合材料性能研究

基于聚醚酰亚胺优越的力学性能和纳米纤维膜高比表面积、高孔隙率的特性,利用气泡静电纺丝工艺制备不同厚度的纳米纤维膜改善碳纤维环氧复合材料的层间韧性。结果发现不同膜厚度增韧的双悬臂梁(DCB)试件的I型层间断裂值(GIC)均有所提高,特别是膜厚为0.058±0.007 mm时,层合板的增韧效果最好,比未增韧试件提高了114.55%。通过复合材料层间断裂界面的SEM照片证实了纳米纤维膜在界面处通过桥联约束效应及钉锚作用有效提高了复合材料的层间断裂韧性。