李丽[2]等人通过使用小分子的柠檬酸三丁酯对聚D,L丙交酯进行外增塑,有不错的进展,其研究表明,柠檬酸三丁酯能够有效提高聚乳酸的韧性还能提高聚乳酸的降解速率。
众所周知,二氧化碳(CO2)是温室气体的主要成分,因此如何把二氧化碳也纳入材料中来会是一个很有创新的想法。聚碳酸亚丙酯(PPC)是一种脂肪族聚碳酸酯,一般由CO2和环氧丙烷在有机金属化合物如ZnEt2-H2O体系催化下或者稀土类催化剂催化下通过开环聚合反应生成聚碳酸亚丙酯。聚碳酸亚丙酯这种材料与聚乳酸相似,也具有生物降解性能,容易被环境分解为水和二氧化碳,这一点为两者的共混提供了很好的依据。PPC具有软而韧的特点,玻璃化转变温度低,不结晶,故机械性能非常差,但是韧性却相当强,拉伸断裂伸长率在1000%以上。
将聚乳酸(PLA)和聚碳酸亚丙酯(PPC)进行共混合金化,这样的共混体系会同时兼有聚乳酸的较好强度和聚碳酸亚丙酯良好的韧性。单一的聚乳酸难以成膜,单一的聚碳酸亚丙酯难以成型加工为具有有效力学性能的器具,共混物通过不同比例的调节能够符合多种产品的制备条件,比如可控生物降解农用薄膜、生物医用高分子人体植入物、可降解塑料袋、可降解一次性餐具等。
Ma[3]等人在对PLA/PPC共混物进行研究时发现,PLA和PPC两者具有相似结构,是能在一定程度上相容的,同时发现只有当PPC含量在30%以下时才能较好的相容,并且两者的共混体系的一系列热性能、力学性能都随着PPC加入量而发生改变。文献综述
曹聪[4]等人的研究表明,在PPC含量低于30%时,DSC曲线中只有一个玻璃化温度,在PPC含量进一步提高后,DSC曲线中会出现两个玻璃化温度,即出现相分离,相容性变差,因此提出了PLA与PPC部分相容的结论这与Ma[3]等人的研究结果有着极度吻合的特点,进一步印证了PLA/PPC共混物部分相容这一事实。
王淑芳[5-6]等人表明,PPC和PLA两者部分相容是由于它们首先具有相似的化学结构,都是聚酯,存在一定的相容性,其次两者的极性不同,PPC极性小,PLA极性大,且PLA为结晶性聚合物,PPC则不结晶因此在这一点上,两者不能够很好的相容,故总体表现出部分相容的特性;王淑芳等人的实验是通过改变PLA和PPC两者比例来进行的,当mPLA:mPPC=60:40时,材料拉伸强度为26.3MPa,断裂伸长率为17.6%,当mPLA:mPPC=80:20时,材料拉伸强度为46MPa,断裂伸长率为11.029%;随着PLA加入量的提高,材料的力学性能提高。
王勋林[7]等人通过研究表明,PLA/PPC共混体系中随着PPC含量的提高,材料的悬臂梁冲击强度持续提高,但是PPC加入量较低的时候这个效果提高的更加明显,当PPC从0%加入到10%的时候,冲击强度从5kJ/m2提高到17kJ/m2,明显改善了聚乳酸的韧性,但是随着PPC加入量提高,共混材料的拉伸强度明显下降,PPC含量从0增加到42%,拉伸强度从56MPa降低到42MPa。
刘慧宏[8]等人通过研究发现PLA和PPC具有良好的相容性,但是无论在以PLA为基体相,PPC为分散相还是在以PPC为基体相,PLA为分散相,在显微镜下观察到的情况均为在较低比例分散相的时候,分散相尺寸较小,分散也较为均匀,两者的共混材料体系才具有良好的相容性。
但是以上实验仅仅表明,聚乳酸和聚碳酸亚丙酯具有部分相容的特点,当加入比例超过30%后共混材料的断裂面存在明显的相分离。仔细分析以上等人的实验可以知道他们并未对PLA/PPC共混体系在某一个比例下如何提高其力学性能做出较为完整的实验和分析,因此需要想办法增加某一比例下的聚乳酸和聚碳酸亚丙酯两者之间的相容性[9]。