聚乳酸接枝共聚物的研究进展.docxVIP

毕业设计（论文）

PAGE

1-

毕业设计（论文）报告

题目：

聚乳酸接枝共聚物的研究进展

学号：

姓名：

学院：

专业：

指导教师：

起止日期：

聚乳酸接枝共聚物的研究进展

摘要：聚乳酸（PLA）作为一种生物可降解材料，因其环保性能和生物相容性得到了广泛关注。然而，PLA的力学性能较差，限制了其在工业领域的应用。本研究综述了聚乳酸接枝共聚物的研究进展，包括接枝方法、接枝单体选择、接枝共聚物的性能及其应用。首先，介绍了PLA的结构特点和性能，然后详细阐述了不同接枝方法，如自由基接枝、阳离子接枝、酶催化接枝等，以及各种接枝单体的选择原则。接着，分析了接枝共聚物的力学性能、热性能、降解性能等，最后讨论了PLA接枝共聚物在生物医学、包装、纺织等领域的应用前景。

随着全球环保意识的提高，生物可降解材料的研究和应用日益受到重视。聚乳酸（PLA）作为一种具有生物降解性和生物相容性的生物基聚合物，具有广阔的应用前景。然而，PLA的力学性能较差，限制了其在实际应用中的使用。为了提高PLA的力学性能，研究者们尝试了多种改性方法，其中聚乳酸接枝共聚物因其优异的性能而备受关注。本文旨在综述聚乳酸接枝共聚物的研究进展，为今后PLA改性研究提供参考。

一、1.PLA的结构与性能

1.1PLA的结构特点

聚乳酸（PLA）是一种由乳酸通过缩聚反应形成的生物可降解聚合物，具有独特的分子结构。PLA的化学结构主要由重复的（C?H?O?）单元组成，这些单元通过酯键连接，形成了长链结构。PLA的分子链中存在两个羟基和一个羧基，这些官能团赋予了PLA独特的物理和化学性质。PLA的分子量通常在10,000到200,000之间，分子量的变化会影响其熔融温度、结晶度和力学性能。

PLA的结晶结构对其性能有着重要影响。PLA在室温下通常呈现无定形状态，但在加热过程中，其分子链会重新排列，形成规则的晶体结构。PLA的晶体结构主要由β-片晶组成，这种结构赋予了PLA较高的熔融温度和机械强度。PLA的熔融温度一般在155-170℃之间，结晶度在40-60%之间。例如，纯PLA的拉伸强度可以达到45MPa，断裂伸长率可以达到50%，这些性能使得PLA在许多应用中具有竞争力。

PLA的降解特性也是其结构特点之一。PLA在自然环境中可以通过微生物的酶促作用或者光、热等因素分解。PLA的降解速率取决于其分子结构、环境条件和添加剂等因素。在理想的土壤环境中，PLA的降解速率可以达到每年20-30%。例如，PLA在土壤中的降解过程可以产生二氧化碳和水，从而减少环境污染。此外，PLA的结构特点也使其具有良好的生物相容性，适用于医疗、生物工程等领域。

1.2PLA的力学性能

聚乳酸（PLA）作为一种生物可降解聚合物，其力学性能是评价其应用价值的重要指标。PLA的拉伸强度通常在40-60MPa之间，断裂伸长率在30-50%之间。例如，未经改性的PLA薄膜的拉伸强度约为45MPa，断裂伸长率约为50%。这些性能使得PLA在包装、纺织等领域具有一定的应用潜力。

PLA的冲击强度与其分子结构和结晶度密切相关。未经改性的PLA冲击强度较低，通常在5-10kJ/m2之间。通过接枝共聚、共混等方法对PLA进行改性，可以显著提高其冲击强度。例如，PLA与聚己内酯（PCL）共混后，其冲击强度可以提高到15-20kJ/m2，适用于制造耐冲击的医疗器械。

PLA的硬度也是衡量其力学性能的重要参数。未经改性的PLA硬度较低，通常在60-80ShoreD之间。通过添加纳米材料、填料等改性剂，可以显著提高PLA的硬度。例如，PLA与纳米碳酸钙（CaCO?）复合后，其硬度可以提高到90-100ShoreD，适用于制造需要较高硬度的产品，如电子产品的外壳。

此外，PLA的力学性能还受到温度、湿度等因素的影响。在室温下，PLA的力学性能相对稳定。但在高温或高湿度环境下，PLA的力学性能会下降。例如，PLA在80℃的水中浸泡24小时后，其拉伸强度和断裂伸长率会分别下降20%和10%。因此，在实际应用中，需要根据具体环境条件选择合适的PLA材料。

1.3PLA的热性能

(1)聚乳酸（PLA）的热性能是其应用中不可忽视的方面。PLA的熔融温度通常在155-170℃之间，这一温度范围对于热塑性聚合物的加工和应用具有重要意义。在熔融状态下，PLA的分子链可以重新排列，从而实现塑化和成型。这一特性使得PLA在注塑、挤出等加工过程中具有良好的可塑性。

(2)PLA的结晶度对其热性能有显著影响。PLA的结晶度一般在40-60%之间，这一范围内，PLA具有良好的热稳定性。当PLA的结晶度较高时，其熔融温度和热变形温度（HDT）会相应提高。例如，PLA的HDT在未改