Biodegradation and Mechanical Property of Polylactic Acid/Thermoplastic Starch Blends with Poly (ethylene glycol)

The effects of adding poly （ethylene glycol） （PEG） into polylactic acid/thermoplastic starch blends （PLA/TPS） on the properties were investigated by DSC, SEM and mechanical property-testing. The blends of PLA/TPS blended with increasing content PEG exhibited lower temperature of glass transition （T） and lower temperature of melting （T） as well as higher melt flow index （MFI）, which indicates the plasticization and proeessability of the composites were dramatically improved. The tensile strength, flexural strength and izod impact strength of PLA/TPS （80/20） increased at first and then decreased with increasing content of PEG due to stronger interfacial adhesion. The optimized mechanical property can be obtained for the blend with 3 wt % PEG. The samples containing PEG after soil burial for 5 months showed quicker degradation being accompanied with large weight loss and mechanical properties loss.

一种新型纤维素基包装材料的研制与应用设计

针对生物可降解包装材料的高成本、性能低等问题,制备一种以黄麻纤维、粘胶纤维和聚乳酸玉米纤维为主要原料的的纤维素基包装材料,并对其力学性能进行探究。结果表明,热压处理有利于增强纤维抱合性,从而增加材料的稳定性;黄麻/粘胶/玉米纤维最佳配比方案为50∶35∶15,此时,制备的复合包装材料的纵向断裂强力为212.35 N,横向断裂强力为126.78 N,纵向撕破强力为29.26 N,横向撕破强力为13.06 N,顶破强力为77.61 N。试验制备的黄麻/粘胶/玉米纤维素基包装材料不仅成本低、绿色环保,还具备较好的力学性能,能作为一种生物可降解包装材料应用于实际生活中。

3D打印聚乳酸膜及其油-水分离性能

采用3D(3-Dimension)打印技术制备了具有规则孔道结构且孔径可控的多孔聚乳酸(PLA)膜,然后以聚乙烯醇(PVA)为表面改性剂,利用氢键交联作用制备了PVA/PLA复合膜。当PLA膜基底填充率为70%时制备的PVA/PLA-70%复合膜的水下油接触角为165.9°,具有超疏油特性。在使用微量水润湿油-水分离膜条件下,PVA/PLA-70%复合膜的油-水分离实验结果表明:PVA/PLA-70%复合膜的油-水分离效率大于99%、水通量高达73.12 L/(m^(2)·s);油-水分离循环使用80次后,分离效率仍大于97%,且水通量稳定在56.10 L/(m^(2)·s),PVA改性PLA膜具有良好的循环稳定性。利用3D打印技术为制备可生物降解的油-水分离膜提供了新的研究方法。

PLA/PPC/CS复合材料的制备工艺

通过在聚乳酸(PLA)/玉米秸秆(CS)复合材料中引入聚碳酸亚丙酯(PPC)改善韧性,使用熔融挤出与热压成型相结合的方式制备聚乳酸/聚碳酸亚丙酯/玉米秸秆(PLA/PPC/CS)复合材料,以热压时间、热压压力和热压温度为变量,以PLA/PPC/CS复合材料的冲击、弯曲和拉伸性能为评价指标设计单因素试验.试验结果表明,热压时间、热压压力、热压温度对PLA/PPC/CS复合材料的力学性能影响显著.最终优化出的热压工艺条件为热压时间10 min,热压压力7.5 MPa,热压温度190℃.

超临界流体发泡制备生物可降解塑料泡沫应用进展

塑料制品的不规范生产、使用以及回收不当等,会造成能源资源浪费和环境污染。推广可降解塑料替代产品是解决塑料污染问题的重要途径之一。目前,生物可降解塑料仅用于薄膜、吸管等一次性制品,需求量更大的缓冲包装领域尚未有规模化应用。近年来,绿色环保的超临界流体发泡技术制备的生物可降解塑料泡沫成为了学术界和工业界关注的热点,基于此,笔者总结了超临界流体发泡制备生物可降解塑料泡沫方面的应用进展,简述了间歇发泡、挤出发泡、注塑发泡、珠粒发泡制备生物可降解塑料泡沫的发泡工艺和结构性能,重点综述了聚乳酸、聚对苯二甲酸-己二酸丁二酯、聚丁二酸丁二酯泡沫材料的研究现状。

具有高阻氧、阻湿性聚乳酸基共混膜的制备及其对酸奶的保鲜效果

目的提高聚(L-乳酸)(PLLA)薄膜的氧气(O_(2))、水蒸气(H_(2)O)阻隔性,解决延展性差等问题。方法采用熔融共混法分别将聚(对苯二甲酸己二酸丁二醇酯)(PBAT)、聚(L-乳酸-衣康酸丁二醇酯)(P(LA-BI))与PLLA共混制备薄膜。在此基础上,加入具有阻O_(2)、阻H_(2)O双功能的抗水解剂(Z)进行进一步改性。结果Z的添加(质量分数为6%)在保持PLLA/PBAT和PLLA/P(LA-BI)薄膜力学强度的基础上,将2种薄膜的断裂伸长率大幅提高至387%和316%,薄膜展现出优异的柔韧性;PLLA/P(LA-BI)/Z6膜的氧气透过率(OTR)和水蒸气透过率(WVTR)分别为6.4 cm^(3)/(m^(2)·d)和43.1 g/(m^(2)·d),较添加Z6前分别降低了54.6%和61.9%,薄膜获得了优异的O_(2)、H_(2)O阻隔性能。在酸奶的贮藏过程中,PLLA/PBAT/Z6组和PLLA/P(LA-BI)/Z6组酸奶的可滴定酸度在第21天时仍保持在合理范围内,达到了延缓酸奶贮藏过程中后酸化的效果。在后续的感官评定中相较于PLLA/PBAT组和PLLA/P(LA-BI)组,添加Z6组包装的酸奶获得了更高的评分。结论将具有阻O_(2)、阻H_(2)O双功能的Z6抗水解剂添加到PLLA基薄膜中改善了薄膜的延展性,提高了O_(2)、H_(2)O阻隔性能,同时在酸奶贮藏过程中起到良好的保质保鲜效果。因此,PLLA/PBAT/Z6和PLLA/P(LA-BI)/Z6薄膜可以代替市面上不可降解的酸奶包装材料进行推广使用。

熔喷用麦饭石 聚乳酸共混材料的制备及其性能

为了探究熔喷用麦饭石聚乳酸共混材料的结构与可加工性,采用三乙氧基甲基硅烷(Methyltriethoxysilane,MTES)对麦饭石(Medical stone,MS)进行表面改性,并以改性麦饭石(MTES-MS)为填料,以聚乳酸(Polylactic acid,PLA)为基体,通过熔融共混工艺制备出不同质量比的MTES-MS PLA共混材料。通过对共混材料的截面形态、结晶结构、热稳定性和力学性能等进行表征和分析。结果表明:MTES-MS与PLA基体有良好的界面相容性;MTES-MS的加入对PLA的玻璃化转变温度和结晶结构的影响不大,但会使其结晶度和热稳定性有所上升;随着MTES-MS质量分数的增加,在同一温度下,共混材料的熔体流动速率(Melt flow rate,MFR)随之降低,流动性变差,但仍满足熔喷可纺性的要求;而MTES-MS PLA共混材料的纵向拉伸强度和断裂伸长率先增大后减小,当MTES-MS的质量分数为7%时,共混材料的力学性能较优,相比于纯PLA,共混材料的纵向拉伸强度提升了76.17%,纵向断裂伸长率提升了70.79%。

导电复合相变储能材料的制备及温敏响应性能

为探究相变储能材料聚乙二醇(PEG)的加入对多壁碳纳米管/聚乳酸(PLA/MWCNTs)复合材料的热力学稳定性、导电性能、力学性能和温敏响应行为的影响,采用溶液-熔融共混的方法制备了PLA/MWCNTs/PEG复合材料。PEG的加入能够提高PLA/MWCNTs/PEG复合材料的结晶性能和韧性,添加30%的PEG时,复合材料的起始结晶温度从109.2℃提升至126.5℃,断裂伸长率从11.2%提升到160.6%。等温-电阻测试数据表明,PLA/MWCNTs/PEG复合材料具有较高的导电稳定性能,并随着等温温度的提高,PLA/MWCNTs/PEG复合材料实现了从PTC到NTC效应的转变。此外,在不同温度的循环电阻测试中发现,随着热处理温度(T_(end))的提升,复合材料的最大电阻值呈现上升趋势,复合材料的灵敏性得到改善;复合材料在热处理温度T_(end)=140~150℃的循环温度区间内,PEG的储能效果在降温过程中变得尤为显著,能够释放能量维持复合材料电阻性能的稳定。为制备具有柔性的高灵敏性的温度传感器提供了借鉴。

聚乳酸/百里酚抗菌纤维的制备与性能

为开发一种绿色环保可降解的抗菌纤维,将具有良好生物可降解性的聚乳酸(PLA)与天然抗菌剂百里酚采用温控共混装置混合均匀后,利用熔融纺丝法制备PLA抗菌纤维。借助扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、单纤维强力测试仪及综合热分析仪等研究了不同质量分数百里酚对PLA抗菌纤维表观形貌、化学结构、结晶结构、热学以及力学性能的影响,并利用振荡烧瓶法测试纤维的抗菌性能。结果表明:在成纤过程中,百里酚会附着在纤维外表面发挥抗菌作用;随着百里酚质量分数的增加,PLA抗菌纤维的热分解温度和熔融温度逐渐降低,断裂伸长率先增加后缓慢减小,最高可达320.98%,是纯PLA纤维的50~90倍;另外,随着百里酚质量分数的增加,PLA抗菌纤维的结晶度逐渐增大;当百里酚质量分数大于15%时,PLA抗菌纤维的抑菌率达到99.99%以上,可完全抑制金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的生长。

冷等离子体改性聚乳酸纤维/热塑性淀粉复合材料的研究

为提高聚乳酸纤维(PLAF)与热塑性淀粉(TPS)的界面相容性并以此改善复合材料的力学性能,通过冷等离子体对PLAF进行改性处理。采用转矩流变仪制备TPS,利用模压成型制备了PLAF/TPS复合材料。探究了不同功率冷等离子体、不同纤维长度、不同纤维含量对复合材料力学性能的影响。结果表明:冷等离子体改性处理功率越高,PLAF制备的复合材料拉伸强度、弯曲强度越高,但对复合材料的冲击强度几乎无影响;纤维含量及长度的变化对拉伸性能、弯曲强度、冲击强度变化趋势的影响不同,当纤维长度为10 mm,纤维含量为20%时,纤维的综合力学性能较为良好,此时拉伸强度为16.15 MPa,弯曲强度为56.12 MPa,冲击强度为5.54 kJ/m^(2)。

SiO_(2)-Ag气凝胶PLA复合熔喷非织造材料的制备及其空气过滤性能

为提升聚乳酸(PLA)熔喷非织造材料的空气过滤性能,通过溶胶-凝胶法制备出掺杂Ag的SiO_(2)气凝胶(SiO_(2)-Ag),并采用熔融共混法获得不同比例的SiO_(2)-Ag PLA共混材料,经熔喷加工制备出SiO_(2)-Ag PLA复合熔喷非织造材料。通过对复合熔喷材料的表面形貌、结构、空气过滤和力学性能进行表征,结果表明:SiO_(2)-Ag能够均匀分布于PLA基体中,随着SiO_(2)-Ag含量的增加,复合熔喷材料的平均纤维直径和孔径略有增大,过滤效率与拉伸强度先增加后减小,过滤阻力下降,透气率和品质因子提高。当SiO_(2)-Ag质量分数为3%时,SiO_(2)-Ag PLA复合熔喷材料的综合性能最佳。

PLA与PBAT共混改性研究进展

介绍了聚乳酸(PLA)和聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)两种比较常用的生物降解材料,然后分别从以PLA为基体和以PBAT为基体两个方面论述了PLA与PBAT共混改性研究进展情况,将共混改性分为物理改性和化学改性,其中化学改性包括扩链剂改性与增容剂改性。通过共混改性,以PLA为基体和以PBAT为基体的共混材料的拉伸强度、冲击强度、断裂伸长率、热稳定等性能都得到了显著提高,并且通过改性还改善了材料的抑菌、抗风化、疏水等性能。最后对PLA与PBAT共混改性材料的发展前景进行了展望。

高熔融指数聚乳酸母粒的制备及其熔喷材料的可纺性

为制备综合性能优异的聚乳酸(PLA)熔喷非织造材料,探究不同熔融指数PLA母粒对其熔喷可纺性的影响。以纺丝级PLA为原料,采用催化降解法分别设计制备了熔融指数为200、400、600、1000、1400 g/(10 min)的PLA母粒,对其分子质量及其分布、流变性能、结晶性能以及热稳定性进行研究;然后进一步制备不同熔融指数的PLA熔喷材料,分析其形貌结构、纤维直径、力学性能。结果表明:随着熔融指数的升高,PLA熔喷母粒的重均分子量从75566 g/mol降低到29857 g/mol,分子质量分布变宽,而玻璃化转变温度、热结晶性能及热稳定性无明显变化;随着熔融指数的升高,熔喷纤维的直径逐渐减小,纤维直径为0.5~7μm,且熔喷材料的纵、横向断裂强度显著降低;当PLA熔喷母粒的熔融指数在400~600 g/(10 min)之间时,熔喷材料的可纺性和力学性能最佳。

还原氧化石墨烯接枝聚己内酯/聚乳酸复合材料的制备及其性能

为了提高聚乳酸(PLA)的综合性能,拓宽聚乳酸复合材料的应用领域,以还原氧化石墨烯(rGO)接枝己内酯(CL)作为纳米填料(rGO-PCL),通过溶液共混制备rGO-PCL/PLA复合材料,并研究rGO-PCL的化学结构、微观形貌和分散性,讨论rGO-PCL质量分数对rGO-PCL/PLA复合材料的微观结构、力学性能、热性能和水接触角的影响。结果表明:rGO-PCL纳米填料在共混溶液中具有良好的分散性;与纯聚乳酸相比,当rGO-PCL质量分数为1%时,在PLA基体中的分散性最佳并且亲水性优异,复合材料拉伸强度提高了19%,断裂伸长率提高了180%,热稳定性和结晶度也得到显著提高;rGO-PCL/PLA有望应用于纺织纤维、3D打印材料和包装材料等领域。

异佛尔酮二异氰酸酯反应增容聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯/聚乳酸生物降解阻隔膜的结构与性能

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯/聚乳酸(PBAT/PLA)共混物的增容剂,通过熔融共混法制备了PBAT/PLA/IPDI共混粒子并吹制得到薄膜。采用红外光谱、扫描电镜、差示扫描量热分析、拉伸试验、热重分析和水蒸气透过率测试等研究了不同含量IPDI对共混薄膜形态结构、结晶性能、力学性能、热性能和阻隔性能的影响。结果表明,IPDI的异氰酸酯基团能与PBAT和PLA发生化学反应,分散相尺寸变小,两相界面变得模糊,有效改善了共混物的相容性。随着IPDI含量的增加,共混物中PBAT的结晶度升高,薄膜的拉伸强度逐渐增大,水蒸气阻隔性能呈现先增大后减小的趋势。当IPDI质量分数为0.5%时,PBAT/PLA/IPDI薄膜的横纵向拉伸强度相较于纯PBAT/PLA薄膜分别提升了74.2%和28.6%,断裂伸长率维持在790%和244%,水蒸气透过率降低了38.2%,表现出良好的力学和水蒸气阻隔等综合性能。

PLA环保材料在物流包装中的应用及其经济性分析

PLA(聚乳酸)以天然来源的乳酸为主要原料,具有很好的生物降解性和相容性,被认为是最有发展前途的绿色包装材料。针对传统快递塑料包装中存在的材料无法降解、含有毒有害物质、包装质量缺乏标准以及过度包装等问题,基于PLA环保材料的透明、透气、易加工、拉伸强度大等特性,阐述了其在物流包装领域的具体应用优势。并对PLA环保材料在物流包装中应用的经济性进行了分析,指出了PLA环保材料的未来研究方向。

钛酸钡/聚乳酸复合压电薄膜材料对MC3T3-E1细胞黏附、增殖和成骨分化能力的影响

背景:有文献指出电刺激可以促进骨再生,具有生物电活性的压电材料可以应用于骨组织工程中。目的:研制一种能促进骨组织再生的压电薄膜材料,表征其对MC3T3-E1细胞黏附、增殖和成骨分化能力的影响。方法:以聚乳酸为原料,加入一定质量比例(0%,5%,10%,20%,30%,40%)的压电陶瓷钛酸钡,选择二氯甲烷为溶剂,通过溶液浇铸法制备钛酸钡/聚乳酸复合薄膜材料,电晕极化处理前后,表征其表面形貌、晶相构成、亲水性、压电性能,筛选出理化性能较优的材料。将极化处理前后的0%,20%钛酸钡/聚乳酸复合薄膜材料分别与MC3T3-E1细胞共培养,检测细胞的增殖、黏附与成骨分化能力。结果与结论:①扫描电镜、X射线衍射、水接触角实验及压电电常数检测结果显示,当加入20%的压电陶瓷钛酸钡时,极化处理的复合薄膜材料具有良好的理化性能,极化后压电常数d33达到(7.03±0.26)pC/N,处于骨组织正常压电范围;②CCK-8实验结果显示,培养第4天时,极化20%组细胞增殖活性高于未极化20%组(P<0.05);培养第7天时,极化20%组细胞增殖活性高于空白对照组、未极化0%组和未极化20%组(P<0.05);③荧光显微镜与扫描电镜下可见,极化20%组细胞呈多边形且伪足明显,较未极化20%组、极化0%组和未极化0%组体现出更好的细胞黏附能力;④碱性磷酸酶活性检测结果显示,培养第4天时,极化20%组的碱性磷酸酶活性高于未极化0%组、未极化20%组(P<0.05);培养第7天时,极化20%组的碱性磷酸酶活性高于未极化0%组、未极化20%组、极化0%组(P<0.05);⑤结果表明,钛酸钡/聚乳酸复合压电薄膜材料具有较好的压电性能和细胞相容性。

利用生物发酵技术制备聚合级乳酸的生产工艺

乳酸的传统下游应用集中于食品行业,但近年来以乳酸生产聚乳酸(PLA)的市场前景越发广阔。乳酸的化学纯度以及光纯度决定着下游聚乳酸产品的竞争力。详细阐述了一种利用生物发酵技术制备高纯度、高光纯聚合级乳酸的生产工艺,即通过菌种筛选预先得到发酵性能优良的鼠李糖乳杆菌,而后进行发酵、酸化、分离,得到99%化学纯度以及99%光纯度的L-乳酸。进一步探讨了新工艺中不同氮源、不同原料以及不同中和剂的选择对乳酸发酵过程的影响,据此成功建立了小试生产线,相关发明专利已获国家授权,为下游产业化生产聚乳酸奠定了原料基础。

针刺加固频率对黄麻纤维/聚乳酸短纤复合板性能的影响

为使生物质可降解复合材料在汽车内饰领域替代传统石油基材料,以黄麻纤维(JF)、聚乳酸(PLA)短纤为原料,通过纤网模压成型法制备了黄麻纤维/聚乳酸短纤(JF/PLA)复合板,着重探讨了针刺过程中不同针刺频率对复合板结构及性能的影响。结果表明,当针刺频率为300次/min时,复合板的力学性能达到最大,其纵向拉伸强度、弯曲强度及缺口冲击强度分别为14.54 MPa、33.02 MPa、9.54 kJ/m^(2)。进一步增加针刺频率,纤网中部分黄麻纤维会发生断裂,造成复合板力学性能出现下降。另外,针刺频率的提高使得复合板吸水率与生物降解速率下降,同时复合板的阻燃效果得到改善,有利于JF/PLA复合板在汽车内饰领域的推广应用。

熔融改性可生物降解胶粘材料制备及包装设计应用研究

通过熔融混合技术设计了不同聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇含量的聚乳酸和聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇胶粘材料混合物,作为潜在的可生物降解包装设计材料。通过扫描电子显微镜、差示扫描量热法、动态热机械分析、拉伸和冲击试验以及热重法对混合物的形态和力学性能进行研究。结果表明,聚乳酸的结晶度随着聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇含量的增加而增加。加入聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇(20%)对包装材料断裂伸长率和韧性提高幅度较大,且所制备的包装材料可以通过热塑加工方法制造,而不会发生任何分解。