可生物降解聚乳酸的扩链研究进展

依据聚乳酸(PLA)分子的端羟基和端羧基结构特点,主要综述了近年来以有机小分子扩链改性PLA的方法、机理与应用,分别介绍了端羟基缩聚扩链剂、端羧基缩聚扩链剂以及其他扩链剂在改性PLA中的应用.其中端羟基缩聚扩链剂主要有多异氰酸酯、双环羧酸酐、二酰氯;端羧基缩聚扩链剂主要有二噁唑啉、双环氧化物、二元胺、二元醇.并且简要介绍了其他低聚物如聚乙二醇(PEG)、聚乙醇酸(PGA)、聚己二酸丁二醇酯(PBA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚占-己内酯(PCL)与PLA共聚提高其摩尔质量及改性方面的研究进展,最后对PLA的改性研究与应用做了进一步的展望.     

聚硅氧烷微球扩链改性聚乳酸熔体流动行为的研究

设计合成了带有甲基、巯基、环氧基、乙烯基、氨基、甲基丙烯酰氧丙基6种官能团的聚硅氧烷微球(PSQ),以2 %(质量分数,下同)的浓度与聚乳酸(PLA)熔融混合。结果表明,PSQ可以通过扩链反应有效改善PLA的熔体流动行为,其中聚环氧基硅氧烷微球(PESQ)与PLA的反应活性最高,其熔体流动速率最低,为6.0 g/10 min,相对于纯PLA的14.1 g/10 min,减小了1/2以上; PESQ改性PLA的相对分子质量提高了70.1 %;热失重5 %的热分解温度提高了8 ℃;基本可抑制PLA在加工35 min中的降解,冲击强度提高了2倍多。     

扩链法合成赖氨酸改性聚乳酸的研究

以D,L-丙交酯为原料,辛酸亚锡为催化剂,赖氨酸为引发剂,丙交酯开环聚合制备双端羟基聚乳酸（HO-PLA-Lys-PLA-OH）寡聚体,经16,-六亚甲基二异氰酸酯（HDI）扩链获得赖氨酸改性的聚乳酸材料。用傅里叶红外光谱、核磁共振、接触角、粘度法等手段对赖氨酸改性聚乳酸结构和性能等进行了表征。结果表明：赖氨酸可以引发丙交酯聚合,产物为含赖氨酸的双端羟基聚乳酸寡聚体;扩链产物的粘均分子量是寡聚体的3.6倍,其接触角变大,亲水性降低。     

聚乳酸类高分子材料的扩链合成法

综述了聚乳酸类生物降解材料的扩链合成法,重点总结使用聚乙二醇、二异氰酸酯类、二嚼唑啉类扩链剂的合成进展。     

扩链改性对聚乳酸挤出吹膜成型的影响

利用扩链剂改性聚乳酸(PLA),然后用改性PLA进行吹膜成型,研究了扩链剂用量对PLA熔体流动性、膜泡稳定性及薄膜力学性能的影响。结果表明:扩链剂的加入使PLA的熔体流动速率(MFR)明显下降,同时使其黏度增加,且提高了膜泡的稳定性;当扩链剂用量为0.5%、0.6%时,PLA薄膜的拉伸强度显著提高,最大冲击强度较纯PLA提高了74.67%。     

聚乳酸／二异氰酸酯反应挤出扩链及其产物性能研究

以溶液法直接合成低相对分子质量聚乳酸为基础，在双螺杆挤出机上与二苯基甲烷二异氰酸酯进行反应挤出，制得高相对分子质量的聚乳酸基聚氨酯，研究了不同NOO／OH摩尔比对产物相对分子质量、热性能和力学性能的影响。结果表明，用反应挤出法对聚乳酸进行扩链是可行的，扩链后聚乳酸的黏均相对分子质量由9．19×10^4提高到23．6×10^4，韧性提高，拉伸断裂强度增大近1倍。     

聚乳酸端羟基扩链研究

采用两步法工艺对乳酸进行了扩链聚合。首先将聚乳酸熔融后,用1,4-丁二醇进行醇酸缩合,制成羟基封端的预聚物;然后加入甲苯-2,4-二异氰酸酯进行扩链生成高相对分子质量的聚乳酸,并通过IR、~1H-NMR和DSC等方法对产物进行了表征。最佳反应工艺条件:与预聚物等摩尔量的1,4-丁二醇,辛酸亚锡催化,n_(NCO)∶n_(OH)为1∶1,160℃真空条件下反应100 min。聚乳酸的相对分子质量提高两倍以上,同时玻璃化转变温度由59℃提高到63℃。     

用扩链法制备的聚乳酸基热熔胶及其性能研究

用聚乳酸-聚己内酯扩链共聚法制备了可生物降解的热熔胶粘剂。采取凝胶色谱(GPC)、热分析(DSC)、红外光谱(FTIR)等测试手段对聚合物基体树脂的形态结构进行了表征,研究了NCO／OH摩尔比对基体树脂性能的影响;增粘剂用量的影响。研究结果表明以扩链法制备的热熔胶粘剂性能优异,其搭接剪切强度最优值可达到6．788 MPa。     

聚乳酸扩链改性及其挤出发泡的研究

采用扩链剂对聚乳酸（PLA）进行扩链改性,研究了扩链剂对PLA流变性能的影响。采用3种不同类型的化学发泡剂：发泡剂A（发泡母粒）、发泡剂B\[自制复合发泡剂：偶氮二甲酰胺（AC发泡剂）/碳酸氢钠(NaHCO3)\]、发泡剂C(自制改性AC发泡剂),利用单螺杆挤出机对PLA进行挤出发泡。采用扫描电子显微镜观察分析了发泡材料的断面泡孔结构。结果表明,加入扩链剂可有效提高PLA的熔体强度和黏度及降低其熔体流动速率,改善PLA的发泡效果,扩链剂含量为0.8份（质量分数,下同）时,发泡材料的发泡效果最好;实验所用的3种发泡剂中,发泡剂C的发泡效果最好,发泡剂含量为1.5份时,发泡样品的表观密度较小（0.6 g/cm3）,泡孔直径最小(约为57 μm),泡孔密度最大（约为7.69×10^6个/cm3）,泡孔分布均匀,无明显泡孔破裂和连通现象。     

端羟基聚乳酸的扩链改性研究

乳酸与2,2-(1,3-亚苯基)-二恶唑啉(1,3-PBO)直接熔融缩聚成端羟基乳酸预聚物(PLBO),以聚乙二醇(PEG)和六亚甲基二异氰酸酯(HDI)聚合制得的端异氰酸酯基聚乙二醇(PEG-NCO)为扩链剂,以二月桂酸二丁基锡为催化剂,对PLBO进行扩链以制备可完全生物降解的聚酯氨酯(PEU)。采用乌氏黏度法、FTIR、DSC、XRD、TG、SEM等方法对各聚合物的结构和性能进行了表征。结果表明:以n(—OH)/n(—NCO)=1的比例投料、反应温度165℃、反应压力0.096 MPa、反应时间20 min为PLBO扩链反应的最佳条件;PEU的最大黏均分子量为44 700;PEG的引入使得PEU的玻璃化转变温度均小于PLA与PLBO,且柔韧性提高;PEU热稳定性提高,分解过程分为两步,第一步为PEU链段中的PLA失重,第二步为PEG-NCO链段的降解;PEU的结晶度降低,进一步说明扩链后聚合物的柔韧性增强。     

TDI扩链端羟基聚乳酸的研究

以1,4-丁二醇和乳酸在辛酸亚锡催化下,进行熔融缩聚反应,形成端羟基聚乳酸,再以2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)进行扩链反应,合成可溶性聚酯型聚氨酯共聚物。用粘均相对分子质量、红外光谱、XRD对产物进行表征。结果表明,在nNCO∶nOH=1.0∶1.0、170℃和0.096 MPa条件下反应30 min,可得到粘均相对分子质量为13.2万的扩链产物,为扩链前端羟基聚乳酸的6.3倍;XRD测试表明,扩链使结晶度由扩链前27.95%下降到扩链后6.94%。     

聚乳酸/天然纤维复合材料阻燃性能研究进展

介绍了聚乳酸的合成方法和几类常见的天然纤维的成分结构等特性,综述了聚乳酸/天然纤维复合材料常见的制备方法。重点论述了聚乳酸/麻纤维复合材料、聚乳酸/椰壳纤维复合材料以及聚乳酸/竹纤维复合材料的制备过程以及阻燃性能的研究。论述了纤维的处理,阻燃剂的添加以及制备工艺对复合材料阻燃性能的影响,揭示了各种复合材料的阻燃机理,进而总结了影响阻燃性能的重要因素和调节方法。提供了提高天然可降解纤维复合材料的阻燃性能的有效方法并总结了现阶段研究的不足,对未来的研究方向进行了展望。     

PC/聚硅氧烷体系的力学性能和阻燃性能

采用水解缩合法,通过改变正硅酸乙酯含量(TE/Si)以及烷硅比(R/Si),制备一系列聚硅氧烷阻燃剂,并将该系列阻燃剂以5%的添加量应用到PC中,研究PC/聚硅氧烷复合体系的力学性能和阻燃性能.结果表明:复合材料的拉伸强度在54.8～61.0 MPa之间,弯曲强度在98.0～104.0 MPa之间,与纯PC的拉伸强度59.7 MPa和弯曲强度105.7 MPa相比可知,阻燃剂对材料的力学性能影响不大.复合材料阻燃性能和极限氧指数(LOI)明显提高,在燃烧过程中,复合材料的热释放速率和烟气产生速率都有不同程度的降低.     

亚磷酸酯在聚乳酸中的应用研究进展

综述了近年来国内外关于亚磷酸酯在聚乳酸聚合、加工及改性研究中的应用。亚磷酸酯作为辅助抗氧剂, 除了增加聚乳酸的抗氧化性,还可起到扩链作用,极大地提高了聚乳酸的加工稳定性,改善了产品的力学性能。同时对亚磷酸酯在聚乳酸中的作用机理进行了探讨,并展望了亚磷酸酯的应用前景。     

壳聚糖改性聚乳酸的阻燃性能分析

为解决聚乳酸(PLA)易燃、熔滴等问题,以绿色天然高聚物壳聚糖为原料,采用甲磺酸、五氧化二磷、三聚氰胺对其改性,得到了一种绿色环保型阻燃剂———MPCS,与三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)复配,形成了膨胀型阻燃剂(IFR)。将IFR、α-磷酸锆(α-ZrP)和PLA用转矩流动仪熔融共混制备了阻燃聚乳酸复合材料。采用傅立叶红外光谱(FT-IR)、X射线粉末衍射(XRD)对MPCS的结构进行了表征;用垂直燃烧法(UL-94)、锥形量热测试(CCT)、热重分析(TGA)及电子扫描电镜(SEM)研究了聚乳酸复合材料的阻燃性能及其阻燃机理。结果表明,当添加3%α-ZrP和22%IFR时,PLA复合材料的阻燃性能达到UL-94V-0级且无熔融滴落;由于α-ZrP具有片层阻隔作用和催化成炭作用,α-ZrP能提高PLA/IFR复合材料的阻燃效果,降低热释放量和烟密度。     

扩链剂的合成及其在聚乳酸中的应用

采用溶液聚合合成了扩链剂苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(KL-E4370),用红外光谱和示差扫描量热仪对KL-E4370的结构和组成进行了表征,并进一步将KL-E4370用于聚乳酸(PLA)扩链,通过转矩流变仪、熔体流动速率测定仪等手段研究了KL-E4370对PLA的流变行为、摩尔质量和熔体流动速率的影响。结果表明,KLE4370的扩链效果明显;当扩链剂的质量分数为0.75%时,PLA的黏均摩尔质量为49 000 g/mol,熔体质量流动速率为0.46 g/10min。     

2，4-甲苯二异氰酸酯扩链合成聚乳酸的研究

采用直接熔融缩聚法先合成相对低分子量的聚乳酸,再以2,4-甲苯二异氰酸酯（TDI）作为扩链剂进行扩链反应。研究了反应时间、温度及扩链剂用量对聚乳酸分子量的影响,并采用IR、DSC及GPC对产物进行表征。实验结果表明：在170℃、0．09MPa下以质量分数10％的TDI作为扩链剂进行扩链反应1．5h,产物分子量提高3．72倍。     

TDI扩链法制备高相对分子质量聚乳酸

采用左旋乳酸直接熔融缩聚制得的聚乳酸(PLA)预聚物,熔融后加1,4-丁二醇(BDO)进行酸醇缩合,再加入甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)进行扩链,研究了酸醇缩合和扩链反应的时间、扩链温度、扩链剂的用量等对PLA相对分子质量(Mη)的影响。结果表明:等摩尔PLA与BDO酸醇缩合2h,再按TDI与PLA预聚物摩尔比为1:1加入扩链剂TDI,在100Pa的真空条件下扩链10min,产物的Mη最为理想;PLA预聚物的Mη越低,扩链后Mη增长的倍数越高。     

己二酰氯扩链端羟基聚乳酸的研究

以乳酸和1,4-丁二醇为原料,氯化亚锡和对甲苯磺酸为催化剂,采用溶液与熔融相结合制备了端羟基聚乳酸,然后加入环保扩链剂己二酰氯(HDC)进行扩链反应,制备高相对分子质量的聚乳酸。采用IR、1HNMR和TGA等对其进行了表征。实验结果表明：扩链剂己二酰氯用量nCOCl: nOH=1:1,缚酸剂吡啶（Py）用量为nPy: nHDC=4:1,在160℃条件下反应45min,扩链后产物的粘均相对分子质量为70825,为扩链前的2.3倍。     

端羧基聚乳酸的扩链、改性及其性能

以丙交酯为原料、辛酸亚锡为催化剂、丁二酸酐为改性剂,采用梯度升温法,在150℃、0.098MPa条件下采用直接熔融缩聚法合成端羧基聚乳酸共聚物P(LA/SA),接着用2,2-(1,3-亚苯基)-二 唑啉(1,3-PBO)对其进行扩链,按n(丙交酯)/n(1,3-PBO)= 1/2.4加入1,3-PBO,反应1h制得聚酰胺酯(PEA),最后将高岭土与PEA在150℃、减压条件下熔融复合改性。采用GPC、FTIR、¹H NMR、DSC、SEM等手段对聚合物的结构进行表征和性能测试,结果表明,与P(LA/SA) 相比,扩链产物PEA相对分子质量大幅度提高,重均相对分子质量高达24万,玻璃化转变温度T_g高于PLA和P(LA/SA),改性后复合材料的热稳定性能提高,结晶度降低。