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1、形貌分析技术在PLA改性研究中的应用1、 PLA简介 PLA即，又称聚丙交酯，属于聚酯家族。是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且可以再生,主要以玉米、木薯等为原料。的生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在中的循环，因此是理想的绿色高分子材料。 的热稳定性好，加工温度170230，有好的抗性，可用多种方式进行加工，如挤压、双轴拉伸，注射吹塑。由制成的产品除能生物降解外，、透明性、手感和好，还具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性，因此用途十分广泛，可用作包装材料、纤维和非织造物等，目前主要用于服装(内衣、外衣)、产业(建筑、农业、林业、造纸)和医疗卫生等领域。2、PLA改性 绿
2、色环保材料聚乳酸具有良好的生物降解性、相容性及化学惰性, 同时又具有性脆, 耐热性差等缺点，影响了其加工性能和应用。PLA主要缺陷有：自身强度不高、脆性、阻透性差、耐热性差等。具有较高的拉伸强度、压缩模量，但质硬而韧性较差，缺乏柔性和弹性，极易弯曲变形；另外，PLA的化学结构缺乏反应性官能团，也不具有亲水性，降解速度需要控制，因此有必要对PLA进行改性。 聚乳酸可与丝素、木质素、淀粉、羟基磷灰石、据羟基脂肪酸酯、聚己内酯、聚氧化乙烯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酸酯、聚醋酸乙烯、聚乙烯等进行共混，制备各种不同结构和性能的共混体系，满足不同的应用。 聚乳酸的改性方法一般分为化学改性和物理改性。化学改
3、性主要是通过接枝交联等途径引入各种类型的功能化侧基（如羧基、氨基、羟基等）改变PLA主链的化学结构或表面结构，从而改善其脆性、疏水性及降解速度等性能；物理改性主要是通过添加增塑剂、纳米材料等改变PLA的机械、光学、热学等性能。3、形貌分析技术研究改性前后PLA增韧情况3.1 TEM分析利用热机械分析仪分析材料的线膨胀系数。线膨胀系数是材料的长度随温度增高后的伸长率和温度增量的比值。大则说明样品的导热性能差, 受热后尺寸稳定性差。改性前后PLA的TEM分析结果下图。对比图2和图3,我们可以看到两个实验事实,一是改性前PLA玻璃化转变温度为50,而改性后PLA在55出现突变,说明其玻璃化转变温度推
4、迟至55,也就是说通过对PLA改性,使材料的耐热性能有所提高。二是改性前PLA的平均线膨胀系数=1.3010-4, 改性后的PLA平均线膨胀系数为负值(=-7.8310-3),即改性后样品在受热时体积不胀反缩,说明增塑剂、偶联剂、以及无机填料等和基体材料聚乳酸发生了交联,导致线性的分子变成网状结构,材料的尺寸被压缩。改性后的PLA从70开始,值趋于平缓,说明材料70以后导热性能提高, 受热时尺寸稳定。而改性前的PLA在70摄氏度以后值仍呈上升趋势,热稳定显然低于改性后的PLA。3.2 SEM分析利用扫描电镜可以清晰观察样品的断裂面形貌, 如下图所示。 由以上的扫描电镜图可以看出: 改性前PLA
5、的断面非常规整, 裂纹的方向一致, 说明材料受到外力时将很容易断裂, 属于脆性断裂。而改性后的PLA, 在断裂面上留下一些凹面, 裂纹的扩展方向不一致, 说明材料断裂时受到来自各个方向的力, 应力的强度部分抵消, 即材料在应力作用下发生剪切屈服, 产生拖尾现象, 说明改性后的PLA 脆性减弱而韧性增强。研究结果表明改性后的聚乳酸在保持生物降解性的同时热稳定性、韧性等方面都有显著提高。改性后的聚乳酸玻璃化转变温度比改性前提高了7, 耐热性得到改善; 通过动态力学分析及扫描电镜图观测, 改性后聚乳酸材料的脆性明显得到改善。4、讨论与结语聚乳酸材料优点显著，如良好的可降解性、生物相容性等，但其缺点也
6、较明显，并且大大的阻碍了他的实际应用。针对聚乳酸材料的这些缺陷, 今后的研究工作会从这几方面展开:（l)继续改进聚乳酸的合成工艺条件,生产出高分子量和超高分子量的聚乳酸, 并简化和缩短工艺流程, 降低聚乳酸材料的成本。（2）开阔思路, 尝试用新材料对聚乳酸进行改性, 在克服原有缺点的基础上开发出新用途的聚乳酸材料，比如可以尝试用有机-无机杂化的方法对聚乳酸进行改性。现在国外对聚乳酸材料的研究已经取得了很多成果，技术已经相当成熟。据报道2004年美国 Cargill Dow Polymer 投资3亿美元在Blair Nabraska 建设了PLA工厂，生产能力14万吨/年。近年来电子显微分析技术的迅速发展，为聚乳酸研究提供了强有力的分析手段，期待将来的研究中发挥出越来越显著的作用。主要参考文献1 范兆钱 聚乳酸（PLA）合成与改性的研究进展 河南化工 2011年第8期（上）第28卷 21-242 石怡 钱欣 聚乳酸的结构、性能与展望 石化技术与应用 2006年5月第24卷第3期 233-2373 周海鸥 史鉄钧 王华林 方大庆 聚乳酸改性的研究进展 四川化工与腐蚀控制 2003年第6期第6卷 39-424 林文 马超 龚晓钟 聚乳酸改性研究 广州化工 2010年第38卷第9期 62-63
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