全生物降解材料PLA/PBS的加工性能研究

Abstract

聚乳酸(PLA)以其来源于可再生资源以及具有良好的生物相容性、生物降解性，同 时也拥有可比拟通用高分子材料的力学性能和加工性能而引起研究者们的广泛关注。近 年来，随着生产规模的增大，PLA 的生产成本显著降低，PLA 开始在通用塑料领域逐步 替代传统高分子材料。然而，PLA 柔韧性和抗冲击性能较差，极大的限制了其进一步的 市场化应用。为了克服PLA 性能上的缺点，提高其应用价值，研究者提出了一系列对 PLA 进行改性的方法，其中共混改性以其低成本、易于大规模工业化而备受关注。聚丁 二酸丁二醇酯(PBS)是一种经过化学合成的可生物降解高分子，是一种典型的半结晶热 塑性高分子，具有良好的柔韧性。通过PBS 来增韧PLA 可以在保持完全生物降解特性 的前提下提高PLA 的韧性、断裂伸长率和加工性能。 本文以PLA/PBS 共混聚合物为基体，研究了共混体系的结构和性能之间的关系，并 通过反应性增容有效地提高了共混材料的性能。 1) 首先对PLA/PBS 共混体系的加工性能、力学性能以及微观形貌进行了研究，研 究结果表明聚乳酸在加工过程中极易由于水分的存在而发生降解，另外加工温 度和剪切力等因素也会导致聚乳酸在加工过程中热降解；此外，进一步证实了 PLA/PBS 体系为结晶诱导的相分离体系，因此简单的共混不能有效地改善PLA 的力学性能。 2) 本文利用异氰酸酯以及甲基丙烯酸缩水甘油酯作为扩链剂，改善了PLA/PBS 共 混体系的相容性。力学性能表征以及微观形貌分析的结果表明，扩链剂的加入 有效地改善了PLA/PBS 组分间的相容性，得到了分散相尺寸更小，更均一的共 混产物，显著提高了PLA/PBS 的加工性能和力学性能。 3) 最后，采用过氧化物引发剂来引发PLA/PBS 的反应性共混，实现了PLA/PBS 的反应性增容，有效地提高了共混材料的性能。同时还研究了协同使用扩链剂 以及过氧化物引发剂对PLA/PBS 共混体系实施化学增容，从而进一步提高了共 混材料的力学性能。结合加工成型工艺控制，提高了共混物的耐热性能，得到 了一条制备兼具优良的力学性能、加工性能以及耐热性能的PLA/PBS 共混材料 的方法