聚乳酸改性方法有哪些?

改性聚乳酸具有克服韧性差、质地硬脆、不耐热的缺陷,并尽可能降低成本,改善力学性能和加工性能 。PLA常用的改性方法主要分为物理法和化学法,下面一起来看看吧 。
物理改性方法物化改性主要以材料的共混改性为主 。共混法改性是在保持聚合物原有优良性能的前提下,有针对性地提高一些有缺陷的物理机械性能,同时降低生产成本,工艺简便、经济实惠,是目前应用最广泛的一种改性方法 。
常用的共混方法是熔融共混,根据共混组分的类型不同,PLA共混体系可大致分为增塑剂共混、成核剂共混、无机填料共混、天然纤维共混以及其他可降解材料共混等 。
1、增塑剂
增塑改性是指在聚乳酸中加入一些沸点高、不易挥发的化学制品,通过添加这些物质,可提高聚乳酸的机械性能和加工性能 。常见的塑化剂有柠檬酸酯、葡萄糖醚、寡聚物聚乙二醇、丙三醇、甘油、山梨醇、脂肪酸醚等,它们可以提升PLA的柔韧性和抗冲击性 。
2、成核剂
加入成核剂对聚合物树脂的结晶行为有影响,成核剂可提供开始结晶的成核点,从而控制或设计特定的物理力学性能 。PLA可以结晶,但通常结晶度不高也不完善,分子量分布过宽,若加入成核剂,结合退火工艺,提升结晶度,可以改善耐热性能和机械性能 。
3、无机填料
高岭土和蒙脱土都属于层状硅酸盐,可与 PLA复合而成 PLA/层状硅酸盐纳米复合材料,碳酸钙和羟基磷灰石等均可作为 PLA的原料,提高 PLA的断裂伸长率、冲击强度和热分解温度,同时降低成本 。
4、天然纤维类
【聚乳酸改性方法有哪些?】天然高分子中有很多,纤维素、木粉、椰子壳等都是其中的典型代表,与 PLA共混不仅能改善 PLA的降解性,还能提高其力学性能和热稳定性 。
化学改性方法化学改性是将活性基团或单体以共价键的形式与PLA结合,结合力相对较强,包括共聚改性、扩链改性、接枝改性、交联改性等 。
1、共聚改性
共聚合是获得性能独特的高分子材料的有效途径,通过调整分子结构、共聚单体的组合次序,可以调整乳酸和其它单体的比例,从而提高材料的力学性能、结晶性能和疏水性等 。
2、扩链改性
随着扩链改性后的复合物分子量增大,特性粘度也会增加 。一些学者使用苯乙烯/丙烯酸环氧共聚物作为扩链剂来改性半结晶和不规则的聚乳酸扩链 。
3、接枝改性
为了改善PLA的亲水性和降解性,同时保持聚乳酸本身的优点,有学者用接枝改性的方式将富含—NH2、—COOH以及—OH等亲水性基团的胶原蛋白引入到PLA中 。改性后分析发现,PLA的亲水性更好,降解性也更加稳定,在药物长效缓释制剂的载体材料领域具有良好的应用价值 。
4、交联改性
有研究人员使用不同种类的异氰酸酯对PLA进行改性,并应用反应挤出成型机器对PLA/淀粉复合材料进行挤出成型,发现长链的异氰酸酯更容易使PLA/淀粉复合材料出现交联结构,并且有更好的拉伸强度 。
总结综合来看,到现在为止,PLA主要的改性方法有物理共混改性和化学共聚改性,使用这两种方法可以得到不同的PLA复合材料 。物性共混改性的原料很多,且操作简单,化学改性可以有效地设计合成,但其工艺繁琐,成本较物性共混改性高,从工业化的角度看,物性共混改性更符合市场需求 。是否找到价格更低、来源更广的填充材料,研究更多的合成途径,寻找新的途径获得综合性能更好的 PLA复合材料,是业界共同追求的目标 。

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