較高分子質(zhì)量聚乳酸的合成與共混改性.pdf

1、聚乳酸(PLA)是由玉米、馬鈴薯等可再生的植物資源中提取出的淀粉轉(zhuǎn)化變?yōu)槠咸烟?，葡萄糖?jīng)過發(fā)酵成為乳酸，進(jìn)一步聚合而成的脂肪族聚酯。PLA能夠完全生物降解，各種PLA產(chǎn)品使用以后埋在土壤中，經(jīng)過一段時(shí)間以后會(huì)自然分解為水和二氧化碳(CO2)，不會(huì)造成環(huán)境污染，構(gòu)成了完美的生態(tài)循環(huán)。PLA由于具有良好的生物降解性、生物相容性和力學(xué)性能，因此，在眾多可生物降解性聚合物材料中備受人們關(guān)注。 雖然PLA材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域取得了很大的成功

2、，并在日常生活用品領(lǐng)域呈現(xiàn)出巨大的潛力。然而作為通用塑料使用，還有一些問題亟待解決：主要是由于PLA的生產(chǎn)成本過高，比較脆硬和親水性較差等。 本文對(duì)PLA的合成進(jìn)行了考察，確定了合成高分子量PLA時(shí)最佳的丙交酯結(jié)晶次數(shù)和催化劑濃度，以簡(jiǎn)單、方便的溶液共混法對(duì)PLA進(jìn)行了改性，提高了PLA的柔韌性、親水性和熱穩(wěn)定性，所用助劑均為低毒性，以最大限度地保證PLA的環(huán)境友好性。全文的研究共分為四個(gè)部分： 1.以辛酸亞錫為催化劑，

3、通過丙交酯開環(huán)聚合法合成了粘均分子量為12.5萬(wàn)的聚消旋乳酸(PDLLA)，確定了合成過程中丙交酯的最佳最佳結(jié)晶次數(shù)為4次，單體與催化劑物質(zhì)的量最佳比值為3000∶1～5000∶1。 2.以鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)、鄰苯二甲酸二異丁酯(DIBP)、檸檬酸三丁酯(TBC)、聚乙二醇800(PEG800)、聚乙二醇400(PEG400)為增塑劑，在增塑劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2～20％的范圍內(nèi)，以溶液澆鑄法對(duì)聚左旋乳酸(PLLA)進(jìn)行增塑。

4、DSC和TGA結(jié)果表明：所有增塑劑在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)與PLLA均是相容的，PEG400對(duì)PLLA的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的影響最大，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的PEG400時(shí)，PLLA的Tg從61℃下降至24℃，然而，PEG400增塑PLLA的熱穩(wěn)定性也是最差的，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的PEG400時(shí)，PLLA的熱失重Onset溫度從350.5℃降為268.5℃，熱失重50％時(shí)的溫度從366℃降為292℃。綜合來看，TBC在所考察的幾種增塑劑中，各方

5、面均取得了較好的效果，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的TBC時(shí)，增塑PLLA的Tg為27.5℃，熱失重Onset溫度為350℃，熱失重50％時(shí)的溫度為360℃。 3.以親水性較好的PEG-PPG-PEG嵌段共聚物對(duì)PLLA進(jìn)行共混改性，提高了PLLA的親水性和柔韌性。在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2～20％的范圍內(nèi)，PEG-PPG-PEG與PLLA是相容的，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的PEG-PPG-PEG，PLLA的Tg從61℃降為52℃，熱失重Onset溫度

6、為340.3℃，熱失重50％時(shí)的溫度為355.5℃。紅外光譜和DSC結(jié)果表明，PEG-PPG-PEG對(duì)PLLA的結(jié)晶影響不明顯，二者分子鏈間沒有氫鍵作用。 4.以兩種含有不同功能團(tuán)的納米SiO2對(duì)PLLA進(jìn)行了共混改性，提高了PLLA的熱穩(wěn)定性。在納米SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5～5％范圍內(nèi)，PLLA與之是相容的，其中含有-NH2功能團(tuán)的RNS型納米對(duì)PLLA的Tg有一定的影響，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的RNS型納米SiO2后，PLLA