核/壳结构硅橡胶粒子制备及其改性聚乳酸研究(3)
1.2 研究现状
1.2.1 PLA纳米复合材料的研究现状
1.2.2 核壳结构NSRP的特点
NSRP用作PLA的填充改性材料可以有效地提高PLA的抗冲击性能，同时硅橡胶中硅元素的存在可以改善PLA的燃烧性能，有效改善PLA的熔滴现象。尽管达到纳米级的硅橡胶粒子与PLA混合时可以达到微观上的均匀混合，但是PLA的表面能很小，硅橡胶的表面能也较小，这导致二者之间不能形成良好的界面结合，从而使得PLA的部分机械性能反而下降[28]。如果给硅橡胶“穿上”一个保护层，这个保护层能够与PLA有较好的相容性，形成良好的界面结合，则NSRP的改性效果会大大加强。本研究中，采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为壳层与硅橡胶形成核壳结构，并用这种核壳结构纳米粒子改性PLA，改善其燃烧熔滴性能及其韧性。此外，由于粒子的尺寸为纳米级，可以起到成核剂的作用，提高PLA结晶度，补偿改性PLA的强度损失。
1.3 研究意义及内容
PLA具有与聚烯烃相当的拉伸强度和弹性模量，在自然环境中可以完全降解，可以由玉米、薯类、小麦等植物生产获得一系列的优点。但是PLA的韧性、耐热性、阻燃性较差，降解速度较慢，表面无活性基团，这些缺点限制了PLA的应用。由于石油化工聚合物的环境问题及可持续问题日益突出，PLA这类可降解、可再生聚合物的使用量在逐日增加。所以对于PLA材料的改性工作具有重要意义。
本文首先用种子乳液聚合方法合成了核壳结构NSRP，并对核壳粒子进行了结构表征、微观形貌观察以及热性能测试。接着单独添加不同量的核壳粒子到纯PLA中，改善了其结晶性能以及韧性。最后将核壳粒子和磷系阻燃剂复配使用改性纯PLA，改善了其燃烧熔滴现象，并较大地提高了其极限氧指数，在一定添加配比下韧性也有所提高。
2 核壳结构硅橡胶粒子的制备、结构表征及热性能研究
2.1 概述
硅橡胶是聚合物弹性体，将其填充与脆性材料PLA会形成海岛结构，PLA为连续相“海”，硅橡胶粒子为分散相“岛”。在PLA本体内部相当于存在大量的“小缺陷”，当PLA受到冲击力的作用时，“缺陷”将瞬间引发大量的银纹。银纹可以吸收大量的能量，与此同时，硅橡胶粒子横跨银纹两端，可以阻止其进一步发展成为裂缝，即阻止材料的破坏，提高材料的抗冲击性能。但是缺陷会造成应力集中，所以材料的强度预期将会略有下降。PLA的强度与一般通用塑料相当，但其韧性较差，是改性的重点。所以如果在其强度损失并不太大的情况下，能够改善其抗冲击性能将会很有意义。
橡胶增韧并不罕见，按理说硅橡胶直接用作增韧材料也应该可行。但是NSRP与PLA的表面能均很小，也就是说二者没有良好的相容性，其界面结合能力较弱，导致增韧效果不好[29]。所以考虑为硅橡胶粒子表面“穿上”一个保护层，这个保护层能够与PLA有较好的相容性，形成良好的界面结合。这个保护层就是PMMA。
使用硅橡胶粒子作为抗冲击改性剂，而不使用其它橡胶粒子作为改性剂的原因是硅元素对于PLA的燃烧性能有改善作用，可以有效改善PLA熔滴现象，可以与其它系列阻燃剂复配使用 [30,31]。