如何提高聚乳酸的耐热性，这种方法200℃以上

时间：2024-06-11作者：深圳市深德鸿环保新材料有限公司浏览：8

聚乳酸()是一种新型生物降解材料，具有良好的机械性能、生物相容性和可降解性能，被广泛应用于一次性制品、农业、医疗装等众多领域，但是由于耐热性差、韧性差等缺点一直制约着聚乳酸的进一步发展。

实现的快速结晶，提高制品的耐热温度是研究学者的主要研究方向之一。

主要从结晶改性、共混改性、纳米改性和复合改性等四个方面综述国内外聚乳酸耐热改性技术，并对聚乳酸未来发展进行展望。

其中，聚乳酸立构复合晶体(SC)的熔点比各自均聚物高50℃，提高到200-230℃。

近年来，随着“白色污染”日益严重，人们愈发意识到开发环保材料的重要性。聚乳酸()作为生物可降解塑料，使用后可由自然界中的微生物引发降解为CO₂、H₂O等小分子物质，不会产生“白色污染”，具有保护环境和资源利用双重功效，符合国家政策导向及未来发展需求，得到越来越高的重视。

已广泛用于一次性餐具、农业、医疗装等领域，是目前发展快、潜力的生物可降解材料之一。

但是，由于结晶速度慢，结晶度低，导致其耐热温度低、韧性差，制约着材料在高耐热领域使用的进一步扩大发展。

笔者从结晶改性、共混改性、纳米改性和复合改性等方面入手，综述了当前国内外耐热性的研究进展，并对的进一步发展进行展望。

1、结晶改性

结晶能力差是其韧性和耐热性较差的根本原因，非晶态的耐热温度为60℃，当其充分结晶后，耐热温度可达140℃以上。因此，提高的工作主要集中在提高其结晶性能上。目前，常用的结晶改性手段有热处理、添加成核剂和制备立构复合晶体。

1.1、热处理改性

热处理是改善半结晶聚合物力学性能的一种有效方法，特别是对等具有低结晶能力的聚合物。曹宏伟等利用(DCP)作为引发剂,与共混引发发生支化和交联反应，制备/DCP共混物。

通过差式扫描量热仪(DSC)、偏光显微镜(POM)和维卡软化温度等测试手段研究热处理对共混物耐热性的影响。

结果表明：热处理前，/DCP共混物的维卡软化温度与纯接近，仅60.4℃，经过110℃/2min处理，共混物的维卡软化温度达到155℃，且力学性能基本保持不变。

分析认为，DCP对分子链起到支化和交联的作用，共混物交联度提高，结晶速率增大，通过热处理进一步延长共混物结晶时间，致使其结晶，耐热性大幅提升。

Chen等研究了热处理对苎麻织物增强复合材料热性能和力学性能的影响。结果表明，115℃热处理1h后，及其复合材料的强度和耐热性均有明显提高。

Wang等研究热处理对/GF复合材料力学性能和耐热性的影响。热处理前，纯和/GF复合材料结晶度相近，较低，说明基体结晶能力较差。随着热处理时间的增加，所有材料结晶度逐渐增大，说明热处理对结晶作用是积的。/GF复合材料100℃热处理10min后，结晶度提高，改善了复合材料的力学性能和耐热性能。

1.2、添加成核剂

邹等将与共混制备出耐热材料。按含量0%、1%、2%、3%和4%加入，通过X射线衍射(XRD)、DSC、POM和扫描电镜(SEM)分析表明，随着含量的增加，共混物的球晶数目增加，球晶尺寸变小，当含量达到4%时，球晶数目多，球晶尺寸小，说明在中分散均匀，起到异相成核作用。研究发现，改性后的玻璃化转变温度提高，耐热性得到明显提升。

许鹏飞等将乙烯/甲基丁酯/甲基缩水甘油酯三元共聚物(GEBMA)作为增韧剂，滑石粉(Talc)作为成核剂，采用熔融共混法制备了/GEBMA/Talc共混物，研究了不同含量Talc对三元共聚物力学性能和耐热性能的影响。研究表明，Talc的加入会阻碍链段的移动，对有增强作用；同时，Talc在中分散性良好，在基体中起到了异相成核作用，增加了成核位点、缩小球晶尺寸，提高了的结晶性能，使三元共聚物具有较高的力学性能和耐热性能。

目前有多种市售成核剂能的成核能力，但是，这些方法常存在加工控制难度高、增加客户加工工序、加工难度大等不足。

1.3、制备立构复合晶体

乳酸存在左旋和右旋2种对映异构体，左旋聚乳酸(PLLA)和右旋聚乳酸(A)形成的聚乳酸立构复合晶体(SC)的熔点比各自均聚物高50℃，提高到200-230℃，所以，SC晶体的引入可有效地提高的耐热性。

2、共混改性

将和具有较高玻璃化转变温度的聚合物共混，可以得到耐热的共混材料。常见的有聚苯乙烯(PS)、聚甲基甲酯(PMMA)和聚碳酸酯(PC)等。

范寅清等采用熔融共混法制备了PLLA/PMMA共混材料，研究发现，共混材料仅有一个玻璃化转变温度，说明PLLA与PMMA相容性好，宏观上未发生相分离。高刚性的PMMA分子对PLLA起到增果，随着PMMA的加入，共混材料的耐热性能和力学性能均有大幅提升。

3、纳米改性

通过对纳米填料进行改性处理，使其在基体中良好分散，提供成核位点进而起到促进结品的作用，只需添加少量改性纳米填料便可显著提高的力学和耐热等性能，具有广阔的应用前景。

4、复合改性

任何一种单一方法的使用，对提高的耐热性能都具有局限性。很多研究学者采用两种或多种方法共同提高的耐热性，效果加显著。


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• 词条

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