表面改性是指在保持材料或制品原性能前提下,赋予其表面新性能,如柔韧性、亲水性、生物相容性等。表面改性方法有很多种,大体可归结为表面化学反应法、表面接枝法、表面复合化法等。使用等离子体进行表面改性是近年聚乳酸改性研究中的一个热点,通过等离子体处理,在材料表面固定生物活性分子,从而能在保证聚乳酸优良特性前提下,给予其新性能[14]。
Quynh 等[15]在中等离子气压(空气、氮气、氦气和氩气)存在条件下,使用电介质放电产生等离子气体,对聚乳酸进行表面改性。研究表明,等离子气体对聚乳酸表面组成影响较大,其中空气和氩气能加强含氧基团在聚乳酸表面的固定,氮气和氦气能加强含氮基团在聚乳酸表面的固定,由此可通过等离子气体控制聚乳酸表面组成,使得用于改善聚乳酸柔韧性的物质,如聚酯、聚氨酯等,有选择性地固定在聚乳酸材料表面,不但保持了聚乳酸自身优良特性,又能赋予其改性材料特有的柔韧性。Chen 等[16]利用淀粉上的羟基结构,通过表面改性和开环接枝共聚,获得新型可生物降解的淀粉接枝共聚物 St-g -PLA,将 St-g -PLA 与PLLA 共混,得到的材料力学性能明显优于 PLA/淀粉共混物,其中抗拉伸强度和断裂伸长率都得到了大幅度的提高,明显改善了PLA 柔韧性。因此,在既需要保持聚乳酸本身优良特性又要对其进行增韧改性时,表面改性是一种准确、有效的好方法。
1.2.2 通过改变宏观物质组成进行增韧改性
(1) 通过共混进行增韧
共混是将两种以上的高分子聚合物进行混合,通过聚合物各组分性能的复合来达到改性目的,从而得到性能优化的共混材料。通过共混增韧聚乳酸,既能保持聚乳酸固有优良性能,又能很好改善其柔韧性,还可能因组分间协同效应而呈现出某种特殊性能。
PLA 与一些柔性聚合物如聚氯乙烯(PVC)、聚己二酸对苯二酸丁二酯(PBAT)、聚乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、聚己内酯(PCL)、聚丁二酸丁二酯(PBS)和淀粉等的共混,是一种简便易行且对材料脆性改善卓有成效的方法,聚乳酸在亲水性和降解性等方面也能得到很大改善。其中,PCL 的Tg为﹣60℃,由于主链含5个亚甲基,韧性优良,力学性能也较好,是常用的一种柔性聚合物;EVA 也是一种柔韧性良好的材料,具有良好的曲挠性、韧性、耐应力开裂性和黏结性,无毒,用作聚合物的改性剂可很好地提高聚合物的力学性能。陈和春等[17]采用熔融共聚法合成了高分子量的D,L- 乳酸-ε -己内酯无规共聚物(PLCA),并以此为原料通过溶液共混制备了PLCA 改性D,L-聚乳酸的复合材料PLC。结果表明,随着 PLCA 含量的增加,PLC抗拉伸强度与杨氏模量降低,断裂伸长率相应增加,可达62.2% ,抗拉伸强度也文持在一个较理想的范围,从而在保证其机械强度前提下,柔韧性得到改善。
与弹性体共混,可改善聚乳酸脆性,从而提高其加工性能,所得共混物不仅具有聚乳酸的优良性能,也具有共混物质的特性,而且不涉及化学反应,简单易行,是用于聚乳酸改性的一种最直接的方式。常用的多元醇有聚醚型和聚酯型,与聚酯型相比,聚醚型的耐水解性能更好。选用PPG(DL-1000)。按照配比将PPG,MOCA以及其它助剂混合加热,制备成均匀透明的液体。
(2) 通过増塑进行增韧
增塑改性即在高聚物中混溶一定量高沸点、低挥发性的低分子量物质,从而改善其力学性能与加工性能。
Geyter等[18]采用辐射交联,过氧化物作交联剂,添加邻苯二甲酸二辛酯(DOP)对 PLA进行增塑改性。结果表明,在不添加 DOP 时,交联后PLA 的拉伸强度只提高了约 20% ,结晶度下降,耐热性和热稳定性也都得到一定改善,但熔体表观黏度上升,加工性能下降;添加10%DOP后,熔体表观黏度下降,加工性能改善,DOP对交联PLA 的耐热性及热稳定性影响也较小,同时断裂伸长率也得到显著提高,达到147%,在保证 PLA 整体性能的同时,柔韧性得到了很好改善。 聚乳酸增强增韧研究+文献综述(4):http://www.youerw.com/cailiao/lunwen_3982.html