高热变形温度聚乳酸的制备及性能研究文献综述

 2022-11-12 03:11

文献综述

摘要:

聚乳酸(PLA)是一种可降解的环保型高分子材料,是传统石油基塑料的理想替代品。但其耐热性较差,易热变形。通过添加成核剂可以提高聚乳酸结晶性能,从而提高其热变形温度(HDT),改善耐热性。本文对聚乳酸以及聚乳酸成核剂进行了简单介绍,并简述了相关的研究进展。

关键词:聚乳酸 耐热性 成核剂 结晶性能

  1. 前言

随着石油化工行业的发展,各种石油基聚合物大规模生产,极大地满足了人们生产和生活的需要[1]。但传统石油基聚合物不易降解,会造成大量白色污染,对环境及可持续发展造成压力[2] ,因此开发可降解绿色高分子材料替代传统石油基聚合物是十分迫切和必要的。聚乳酸(PLA)是一种以可再生植物资源为原料又可生物降解的高分子材料,其降解的最终产物是二氧化碳和水,对环境没有污染,同时聚乳酸又具有良好的机械性能和生物相容性,热加工性能好,透明度高,被视为石油基聚合物的理想替代品[3-4]。但是聚乳酸热变形温度低,耐热性差,这一缺陷限制了聚乳酸的应用,因此对PLA进行耐热改性成为当今国内外的研究热点。

2.聚乳酸及其改性

聚乳酸是乳酸的均聚物,其合成方法主要有两种:一种是缩聚法,通过乳酸单体经过缩聚反应直接得到聚乳酸;另一种是开环聚合法,利用丙交酯的开环聚合反应得到聚乳酸。开环聚合法得到的聚乳酸分子量较高,且相对分子量分布可控,因此是更受关注的一种方法[5]。聚乳酸无毒无刺激性,易降解,被广泛应用于药物医疗、食品包装、纺织等工业领域。但是聚乳酸的结晶速度非常缓慢,在实际的加工过程中,由于降温速度很快,聚乳酸往往来不及结晶,制得的聚乳酸材料大部分呈无定形态,耐热性很差,热变形温度很低(仅为58℃左右)。这制约了PLA在高温条件下的使用[6]。根据马克三角形原理,通过增强 PLA 分子链的刚性、引入交联结构以及提高PLA的结晶速率和结晶度的方法,都可提高 PLA 的耐热性。对PLA的耐热改性研究有很多,研究出的改性方法主要包括共聚、交联、表面修饰等化学改性方法以及共混、纤维复合等物理改性方法,这些方法都能在一定程度上改善聚乳酸的热性能和力学性能。目前,最常用的改性方法是加入成核剂进行共混改性,即通过加入成核剂来提高PLA结晶速率和结晶度,得到高结晶度的聚乳酸以提高其耐热性[7-8]

3 .成核剂对聚乳酸的改性

3.1成核剂作用原理

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