高柔韧性PLLA_P(LA-BF)薄膜的制备及其热学性能、力学性能和流变性能.docxVIP

第39卷第9期

2023年9月

高分子材料科学与工程

POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERING

Vol.39,No.9

Sept.2023

高柔韧性PLLA/P(LA-BF)薄膜的制备及其热学性能、力学性能和流变性能

胡健，白佳鑫，云雪艳，刘博，孙滔，张家涛，董同力嘎

(内蒙古农业大学食品科学与工程学院，内蒙古呼和浩特010018)

摘要：文中采用熔融缩聚法合成了聚(乳酸-富马酸丁二酯)共聚物(P(LA-BF))。进一步，将P(LA-BF)与PLLA共混制备了不同组分比的PLLA/P(LA-BF)薄膜。通过核磁共振和红外光谱分析了P(LA-BF)的聚合情况。研究表明，合成了处于无定形态的P(LA-BF)共聚物。采用广角X射线衍射仪、差示扫描量热仪和拉伸试验机评估了PLLA/P(LA-BF)薄膜的结晶性能、热学性能和力学性能。结果表明，P(LA-BF)的加入未改变PLLA的结晶能力，薄膜仍处于无定形态。同时，PLLA和P(LA-BF)具有很好的相容性，P(LA-BF)的加入提高了PLLA分子链的运动性和柔顺性，薄膜表现出高柔韧特点。随着P(LA-BF)含量的增加，断裂伸长率最高增加至PLLA/P(LA-BF)60的352.5%，约为纯PLLA的104倍；当P(LA-BF)的含量为80%时，薄膜断裂前的塑性变形变得更加明显，呈现出伴有韧窝的丝束状拉丝形貌。此外，流变性能表明，PLLA/P(LA-BF)40，PLLA/P(LA-BF)60和PLLA/P(LA-BF)80均表现出牛顿流体的特征，有效提高了PLLA熔体加工时的流动性。

关键词：聚乳酸；聚(乳酸-富马酸丁二酯)；力学性能；流变性能

中图分类号：TB383文献标识码：A文章编号：1000-7555（2023）09-0044-10

基于全球“限塑”的大环境，高性能、无污染且适合工业化生产的生物基/可生物降解高分子材料引起了广泛关注。聚(L-乳酸)(PLLA)因其良好的生物相容性、可生物降解性和加工性能被认为是能够

替代石油基聚合物最有前途的生物基聚合物[1~3]。

然而，PLLA的拉伸强度高，延展性和抗冲击性能较差，具有硬而脆的缺点。此外，现阶段工业上生产PLLA仍以丙交酯开环聚合法(ROP)为主，这种从L-乳酸到丙交酯再合成PLLA的“两步法”工艺导致PLLA的生产成本要比通用塑料高得多，为其推广带来了阻碍[4]。

为了改善PLLA硬而脆的缺点，提高其柔韧性及降低成本，常采用共混的方式对其进行改性[5]。将交联聚氨酯[6]、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)[7]、聚乙烯醇(PVA)[8]等添加至PLLA中可起到增韧作用，PLLA

的断裂伸长率随着改性组分的增加逐渐增大。但改性组分是非降解的，不能被环境同化而呈现出微固体颗粒的状态，易造成二次污染。聚己内酯(PCL)[9]、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)[10]、聚己二酸-共-对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)[11]等可降解聚合物与PLLA共混也可有效提高PLLA的柔韧性。然而，这些聚合物与PLLA的相容性较差，会产生相分离现象，无法显着提高最终材料的力学性能。此外，大多数聚合物的加入通常会极大地削减PLLA的强度，在后期使用时不利于维持材料的尺寸稳定性。

聚富马酸丁二酯(PBF)是与PBS分子结构相似的一种生物基脂肪族聚酯，由富马酸(FA)和1,4-丁二醇(BDO)熔融缩聚合成。相较于PBS，PBF中含有稳定的反式碳碳双键(C=C)结构，可赋予聚合物更强的刚性[12]。因此，若将PBF引入PLLA主链中，在

doi:10.16865/ki.1000-7555.2023.0192

收稿日期：2022-11-21

基金项目：国家自然科学基金资助项目，内蒙古自治区科技计划项目(2021GG0337)，国家自然科学基金资助项目，内蒙古自治区青年科技人才发展项目(创新团队NMGIRT2310)

通讯联系人：董同力嘎，主要从事高分子材料、食品保鲜与安全控制技术研究，E-mail：dongtlg@163.com

第9期胡健等：高柔韧性PLLA/P(LA-BF)薄膜的制备及其热学性能、力学性能和流变性能