弹性体共混改性聚乳酸(PLA)高韧性共混物研究进展

聚乳酸(PLA)是最有前景的生物基可降解材料之一,其优异的力学性能、良好的可塑性以及生物相容性使其在包装、服装和医药领域有巨大的应用潜力,但PLA固有的脆性和低的冲击韧性限制了它的应用范围。近十几年来,广大学者对聚乳酸的增韧改性进行了大量研究,主要改性方法有复合、共聚、增塑和共混。复合改性是指向PLA中加入纤维、改性碳纳米管(MWCHNTs)、壳聚糖(Ch)、改性二氧化钛(TiO 2)等填料,填料与PLA形成一定的物理交联,具有补强增韧的作用,但填料与基体间的粘附与分散是有待解决的难点。共聚改性是指在PLA链上引入聚乙二醇(PEG)、聚己内酯(PCL)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、聚蓖麻油(PCO)等柔性分子链,PLA分子链规整度和结晶度下降,韧性改善显著,但高额的成本、严重的污染和复杂的反应流程无法满足实际应用的需求。增塑改性是指在PLA中加入柠檬酸酯、甘油基酯、聚乙二醇、乳酸及乳酸酯等小分子物质,增强PLA分子链的运动能力,断裂伸长率大幅提升,但增塑剂易迁移这一问题仍有待解决。共混改性是将PLA与橡胶粒子或热塑性弹性体(聚氨酯类热塑性弹性体(TPU)、聚烯烃类热塑性弹性体、聚酰胺类热塑性弹性体(TPEA)等)等柔性高分子共混,利用橡胶或弹性体组分在剪切脱粘或发生形变时吸收能量,使PLA的韧性大幅提升,其中,热塑性弹性体具有比橡胶粒子更好的加工性,对PLA的增韧效果也更好,是PLA增韧改性研究的焦点。本文归纳了石油基热塑性弹性体与生物基/可降解弹性体增韧改性PLA的研究进展,分别从物理共混和反应性共混两方面介绍了增韧改性的原理与方法,分析了共混物相形貌和界面缠结作用力的变化对共混物性能的影响,反应性共混和动态硫化工艺有利于在共混过程中实现原位增容,是制备高韧性PLA/弹性体共混物的有效途径;详细介绍了生物基/生物可降解弹性体增韧PLA制备高韧性全生物基/生物可降解PLA共混物的主要方法和渠道,生物基/可降解弹性体是弹性体增韧PLA的一个新兴方向,具有重要的研究价值。