核/壳结构硅橡胶粒子制备及其改性聚乳酸研究(2)
3.3.4 改性PLA的结晶性 16
3.3.5 改性PLA的热性能 20
3.3.6 复合材料燃烧性能测试 25
3.4 本章小结 25
4 NSRP/PX-220/PLA复合材料研究 27
4.1 概述 27
4.2 实验部分 27
4.2.1 实验原料与仪器 27
4.2.2 NSRP/PX-220/PLA复合材料的制备 27
4.2.3 性能测试 28
4.3 结果与讨论 29
4.3.1 改性PLA力学性能分析 29
4.3.2 改性PLA微观形貌观察 29
4.3.3 改性PLA结晶性分析 30
4.3.4 改性PLA热性能分析 31
4.3.5 改性PLA燃烧性能分析 31
4.4 本章小结 32
结 论 34
致 谢 36
参 考 文 献 37
1 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 PLA材料的发展历程
现代社会对于聚合物材料日益增长的需求促使研究工作者对于聚合物材料的研发、改进以及改性等方面投入了大量的精力。美国的聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)以及相关树脂的年产量超过1000亿吨[1]，并不断增长，大有取代传统材料(如玻璃、金属等)之势。最近几年，由于石油化工聚合物产品的可持续问题及其环境问题突出[2-3]，可生物降解、可再生的聚合物材料引起了极大的关注，其中一种就是PLA。它是一种可生物降解吸收、可再生的热塑性聚酯材料，在过去的数十年里已经有了广泛的研究[4-10]。
1.1.2 PLA材料的性质及应用
PLA除了能以可再生资源(比如玉米、小麦或者水稻)为原料获得之外，还能完全生物降解[11-12]。其生产过程消耗二氧化碳[13]。然而最吸引人的还是PLA优异的生物相容性，这使得它可以用作生物医药材料。生物相容材料在生物基体中应当不产生毒素或者诱发癌变，当然也不阻碍组织愈合[14]。PLA在活的动物基体内最终会降解为组成它的α-羟基酸，α-羟基酸又形成三元丙交酯，最终排出体外[14-15]。PLA的生产能量消耗比石油化工聚合物材料的生产要低25-55%，一些估测指出在将来甚至可以低至其10%的能量消耗[16-17]。生产PLA过程中的低能耗是PLA材料的另一大优点。
尽管PLA材料具有环境友好，生物相容性优异，成型性好以及生产能耗低等优点，同样有一些缺点在限制着这种材料的使用。
PLA的韧性很差，是一种典型的脆性材料，其断裂伸长率小于10%[18,19]。PLA降解是通过分子链骨架上酯基的水解发生的，降解速率取决于PLA的结晶度、分子量、分子量分布、形貌、水扩散进聚合物内部的速率以及立体异构体的含量[21-22]。降解速率太慢会导致PLA在体内的时间太长，有时会达到数年之久[23]。降解缓慢对于处理PLA材料的生活用品来说也是一个重要问题。PLA材料虽然可以在自然环境下最终完全降解，但是其降解速率缓慢，这严重影响其使用。PLA的亲水性不强，这导致它与细胞亲和力较低，直接与体液接触会引起活的宿主的炎症反应[24,25]。此外，PLA不带有反应性的侧基，所以它具有化学惰性，这使得其表面改性或者基体改性都比较难。
1.1.3 PLA的主要改性方法
PLA在生活用品和生物医用材料应用方面获得成功不仅依赖于它与传统塑料相当的性质，同样也取决于其可控的表面性质，比如亲水性、光滑度以及活性官能团。
PLA的改性手段总体上可分为：化学改性和物理改性。此外还有纳米粒子复合改性。如果仅按照改性过程是否发生化学反应来划分，纳米粒子复合改性也可以纳入物理改性方法之中。化学改性按照改性范围程度又可细分为：基体改性和表面改性。物理改性按照改性剂不同可以细分为：共混改性、增塑改性、纤文复合改性、纳米粒子复合改性。纳米粒子复合改性是通过加入少量特殊的纳米粒子与PLA本体进行共混，从而达到增强PLA机械性能以及各种其它性能的目的。