聚乳酸有机蒙脱土纳米复合材料的结晶性能研究

可生物降解聚乳酸纳米复合材料的研究进展摘要聚乳酸具有良好的机械性能、热塑性、生物相容性和生物降解性等, 广泛应用于可控释材料、生物医用材料、组织工程材料、合成纤维等领域。

将填充剂以纳米尺度分散在聚乳酸基体中形成聚乳酸纳米复合材料, 能显著提高聚乳酸的机械性、气体阻隔性能、热性能及生物降解性能, 受到国内外学者及工业界的广泛关注。

本文针对近年来在聚乳酸纳米复合材料的制备方法、结构表征与性能测试等方面取得的研究成果进行综述, 并对今后的研究方向进行了展望。

关键词聚乳酸; 可生物降解; 纳米复合材料; 蒙脱石; 聚多糖1 引言近年来, 由于大量聚烯烃等来源于石油产品的聚合物被广泛应用于包装材料领域, 它们被使用后很难回收而直接被弃入环境中, 造成很严重的环境污染问题。

现行处理此类固体污染物的方法通常是填埋或焚烧处理, 但是焚烧处理过程中易产生有害气体二次污染环境, 埋处理又会占用大量有限的土地资源, 传统聚烯烃塑料制品化学、生物稳定性强, 填埋后上百年也几乎不会分解, 造成土壤板结、作物减产、填埋地寿命变短等新的环境压力。

以可生物降解的聚合物替代传统石油基聚合物是解决上述环境污染问题的有效途径,聚乳酸被认为是最具开发应用价值的可生物降解聚合物, 它是由乳酸直接缩合或乳酸二聚体丙交酯开环聚合而形成的高分子, 而乳酸主要来源于自然界十分丰富的可再生植物资源如玉米淀粉、甜菜糖等的发酵, 聚乳酸在自然环境中可被水解或微生物降解为无公害的最终产物CO2 和H2O,对其进行堆肥或焚烧处理也不会带来新的环境污染[ 1]。

根据纳米填充剂的种类不同, 可以将其分为聚乳酸2无机纳米复合材料和聚乳酸2有机纳米复合材料两类, 本文针对近年来国内外在两类聚乳酸纳米复合材料的制备方法、结构表征与性能测试等方面取得的研究成果进行综述。

2 聚乳酸2无机纳米复合材料近年来, 将无机增强剂(包括蒙脱石、合成云母、碳纳米管、羟基磷灰石、二氧化硅和碳酸钙等)以纳米尺度分散在聚乳酸基体中形成聚乳酸2无机纳米复合材料, 能显著提高聚乳酸的机械性、气体阻隔性能、热性能及生物降解性能, 受到国内外学者及工业界的广泛关注[ 2]。

---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 聚乳酸增强增韧研究+文献综述摘要本论文以聚乳酸（PLA），聚乙二醇（PEG），纳米氧化镁（MgO），纳米二氧化钛（TiO2）为原料，通过熔融共混，模压成型法制备了PLA/PEG/接枝改性纳米填料复合材料，分别采用傅里叶红外光谱，万能试验机，接触角测试光学显微镜等对接枝改性纳米填料，PLA/PEG/接枝改性纳米填料复合材料的结构，力学性能，亲水性能进行表征，并对纳米复合材料在浓度为1mol/L的NaOH溶液中的降解性能进行初步研究。

对纳米复合材料进行性能研究，结果表明：g-MgO的加入能增加PLA/PEG500万的拉伸强度，且当g-MgO的载入比为3wt%时，PLA/PEG500万/g-MgO复合材料拉伸强度最大；g-TiO2的加入能明显增加PLA/PEG500万的强度，且当g-TiO2的载入比为5wt%时，PLA/PEG500万/g-TiO2复合材料拉伸强度最大。

相较于载入TiO2而言，载入MgO的PLA/PEG500万复合材料整体性能较差。

接触角测试结果表明，g-MgO和g-TiO2都明显提高PLA/PEG体1 / 21系的亲水性能。

在NaOH介质中降解结果表明，纳米复合材料在碱性介质中的降解性能良好。

关键词：聚乳酸；聚乙二醇；氧化镁；二氧化钛；降解性能6435AbstractIn this paper, using polylactic acid (PLA), polyethylene glycol (PEG), nanometer magnesium oxide (MgO), nanometer titanium dioxide (TiO2) as raw material, through melt mixing, molding prepared nanometer composites PLA/PEG/ grafting, respectively by means of Fourier transform infrared spectroscopy, universal testing machine, contact angle measurement of optical microscopy on grafting modified nanometer fillers, the mechanical properties of nanometer filler composite PLA/PEG/ grafted with hydrophilic properties, structure, characterization, and the nanometer composite material for preliminary research for the degradation of NaOH solution of 1mol/L concentration in the. Performance study of nanometer composite material, results showed that:---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------grafting modification and the addition of MgO can increase the intensity of PLA/PEG500W, and when the addition amount of modified MgO ratio was 3wt%, the maximum tensile strength of PLA/PEG500W/g-MgO composites; grafting modification and the addition of TiO2 can significantly increase the strength of PLA /PEG500W, and when the graft modification of TiO2 the added mass ratio was 5wt%, the maximum tensile strength of PLA/PEG500W/g-TiO2 composites. Compared to the load TiO2, the overall performance of PLA/PEG500W composite material is poor in MgO. The test results show that the contact angle, graft modification of MgO and TiO2 obviously improve the hydrophilicity of PLA/PEG system. In the medium of NaOH degradation results showed that, nanometer composite material degradation in alkaline medium good.2.3.2三元复合材料的制备及性能研究113 / 212.4试样制备工序112.4.1无机填料X的偶联剂制备112.4.2接枝改性过的纳米无机填料与PLA熔融共混制备112.4.3聚乳酸复合材料样条的制备112.5聚乳酸复合材料的性能测试122.5.1偶联剂KH550改性无机填料红外光谱（FTIR）测试122.5.2聚乳酸复合材料样条的拉伸性能测试122.5.3接触角测定132.5.4断面形貌观察132.5.5降解性能测试13---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 3结果与讨论143.1偶联剂KH550改性无机填料红外光谱（FTIR）143.1.1偶联剂KH550改性纳米MgO红外光谱143.1.2偶联剂KH550改性纳米TiO2红外光谱153.2PLA/PEG拉伸性能表征153.2.1PLA/PEG6000拉伸性能153.2.2PLA/PEG2万拉伸性能163.2.3PLA/PEG30万拉伸性能173.2.4PLA/PEG500万拉伸性能183.3PLA/PEG500万/g-MgO性能表征205 / 213.3.1PLA/PEG500万/g-MgO拉伸性能203.3.2PLA/PEG500万/g-MgO亲水性能213.3.3PLA/PEG500万/g-MgO降解性能223.4PLA/PEG500万/g-TiO2性能表征23近年来,可降解聚乳酸内骨固定材料越来越受到关注[6,7]。

聚乳酸纳米复合材料的研究进展曹　丹,吴林波3,李伯耿,黄　源(浙江大学化工系高分子工程研究所,聚合反应工程国家重点实验室,杭州　310027) 摘要:聚乳酸是一种重要的可生物降解Π吸收高分子材料,广泛地用作可降解塑料、纤维和生物材料,市场前景广阔。

它具有与聚烯烃相当的力学强度和加工性能,但耐热性和抗冲性较差。

为满足各种应用的需要,其热性能、力学性能和气体阻隔性等尚需进一步提高。

通过与无机纳米材料复合的方法,可以明显地提高聚乳酸的性能。

本文介绍了近年来聚乳酸有机2无机纳米复合材料的制备、结构与性能等方面的研究进展,对三者的相互关系进行了评述,并对今后的研究方向进行了展望。

关键词:聚乳酸;纳米复合材料;蒙脱土;二氧化硅;碳纳米管;羟基磷灰石聚乳酸(polylactic acid,P LA)是一种重要的可生物降解高分子材料。

它以玉米或薯类淀粉经发酵制得的乳酸为基本原料、经缩聚反应或其二聚体丙交酯的开环聚合反应而制得,在自然界中可生物降解生成二氧化碳和水[1],因而是一种来自自然界、使用后又回归自然界的环境友好材料,也是近年来研究开发最活跃的可生物降解材料之一[2],广泛地应用于包装材料、纤维、农膜、生物医用材料等领域。

但是,聚乳酸耐热性较差,制约了它的应用,同时,其力学性能和气体阻隔性亦有待于进一步提高,以满足不同应用的要求。

这促使人们对聚乳酸进行改性研究,各种聚乳酸改性方法和材料相继出现,如共混、共聚、纳米复合等。

自1984年R oy[3]首次提出纳米复合材料的概念以来,聚合物基纳米复合材料已得到广泛的研究和应用。

由于纳米粒子具有小尺寸效应、大比表面积、强界面结合效应等特性,使纳米复合材料具有优异的性能。

1997年Ogata[4]首次报道聚乳酸纳米复合材料,发现加入蒙脱土可使聚乳酸的结晶性和杨氏模量提高;之后,聚乳酸纳米复合材料得到了很大的发展,相继出现了聚乳酸Π蒙脱土纳米复合材料、聚乳酸Π羟基磷灰石纳米复合材料、聚乳酸Π纳米二氧化硅复合材料、聚乳酸Π纳米碳管复合材料,纳米复合的方法也从溶液共混法、熔融共混法发展到原位聚合法,其耐热、结晶、力学以及气体阻隔等性能得到显著的提高。

聚乳酸纳米复合材料的制备及性能本文讨论了聚乳酸（PLA）的改性方法一复合改性。

主要论述了三种复合类型：聚乳酸/刚性纳米粒子复合材料、聚乳酸/层状硅酸盐纳米复合材料、聚乳酸/碳纳米管复合材料。

标签：聚乳酸；复合材料；生物降解聚乳酸（PLA）是生物降解塑料中最优异的产品之一，它生物相容性好，无毒无刺激。

但其固有缺陷如脆性大、耐热性差、成本高等限制了它的广泛应用。

因此聚乳酸改性成为研究焦点。

纳米复合改性因操作简单，效果立竿见影而成为聚乳酸改性领域的主要研究方向。

1 聚乳酸纳米复合材料目前制备的聚乳酸纳米复合材料主要有3类：聚乳酸/刚性纳米粒子复合材料、聚乳酸/层状硅酸盐纳米复合材料、聚乳酸/碳纳米管复合材料。

1.1 聚乳酸/刚性纳米粒子复合材料用来增强聚乳酸的刚性纳米粒子主要包括SiO2、CaCO3、TiO2等。

Li等研究了纳米SiO2对PLA复合材料性能的影响。

结果表明改性后PLA复合材料具有高的储能模量和降解速率。

周凯等通过熔融共混制备了PLA/CaCO3复合材料，发现CaCO3使PLA的断裂从脆性转变为韧性，复合材料的耐热性和结晶性都得到提高。

莊韦等通过原位聚合法制备PLA/TiO2纳米复合材料，结果表明复合材料的玻璃化转变温度和热分解温度提高；拉伸强度、弹性模量、断裂伸长率增大。

环氧基笼型倍半硅氧烷（POSS）也可以改性聚乳酸。

于静等制备了PLA/POSS 复合材料，发现POSS可以提高PLA的结晶速率、力学性能和降解速率。

1.2 聚乳酸/层状硅酸盐纳米复合材料层状硅酸盐具有片层结构，片层之间可以容纳聚合物分子。

沈斌等制备了PLA/MMT纳米复合材料，结果表明复合材料力学性能得到改善，结晶度提高。

马鹏程等用有机改性蒙脱土（OMMT）制备PLA复合材料，结果表明形成插层还是剥离结构取决于OMMT含量。

3%OMMT可以提高PLA 的力学性能和热性能；OMMT增加了PLA熔体强度，在挤出发泡时充当成核剂，降低发泡剂气体向熔体外部的扩散。

《新型聚碳酸亚丙酯-蒙脱土纳米复合材料的制备、性能及降解行为研究》篇一新型聚碳酸亚丙酯-蒙脱土纳米复合材料的制备、性能及降解行为研究一、引言随着科技的发展和环境保护意识的提高，新型的环保材料成为了研究的热点。

聚碳酸亚丙酯（PPC）作为一种生物降解性塑料，具有优异的物理性能和生物相容性，但其仍存在降解速度较慢的问题。

为了解决这一问题，本文通过引入蒙脱土（MMT）制备了聚碳酸亚丙酯/蒙脱土纳米复合材料（PPC/MMT），并对其制备工艺、性能及降解行为进行了深入研究。

二、材料制备1. 原料选择选用聚碳酸亚丙酯树脂、蒙脱土、有机改性剂等为原料。

2. 制备工艺将蒙脱土进行有机改性处理，以提高其与聚碳酸亚丙酯的相容性。

然后，将改性后的蒙脱土与聚碳酸亚丙酯树脂进行熔融共混，制备出聚碳酸亚丙酯/蒙脱土纳米复合材料。

三、材料性能研究1. 结构分析通过X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）等手段，对聚碳酸亚丙酯/蒙脱土纳米复合材料的结构进行分析。

结果表明，蒙脱土在聚碳酸亚丙酯基体中实现了纳米级分散，形成了纳米复合结构。

2. 力学性能测试了聚碳酸亚丙酯/蒙脱土纳米复合材料的拉伸强度、弯曲强度等力学性能。

结果表明，蒙脱土的加入显著提高了聚碳酸亚丙酯的力学性能。

3. 热稳定性通过热重分析（TGA）等方法，研究了聚碳酸亚丙酯/蒙脱土纳米复合材料的热稳定性。

结果表明，蒙脱土的加入提高了复合材料的热稳定性。

四、降解行为研究1. 实验方法将聚碳酸亚丙酯/蒙脱土纳米复合材料置于模拟自然环境条件下，定期观察其降解情况，并记录质量损失、形态变化等数据。

2. 降解过程及机制聚碳酸亚丙酯/蒙脱土纳米复合材料在模拟自然环境条件下，表现出良好的生物降解性。

蒙脱土的加入加速了聚碳酸亚丙酯的降解过程，使其在较短的时间内完成了质量损失和形态变化。

降解机制主要为微生物作用和光氧化作用。

五、结论本文成功制备了聚碳酸亚丙酯/蒙脱土纳米复合材料，并对其制备工艺、性能及降解行为进行了深入研究。

聚合物/ 蒙脱土纳米复合材料Polymer/ Montmorillonite Nanocomposites（姓名班级学号）摘要：介绍了蒙脱土的结构和特点，以及什么是聚合物/ 蒙脱土纳米复合材料及其制备方法和分类。

讨论了聚合物/ 蒙脱土纳米复合材料的性能特点和应用。

聚合物/ 蒙脱土纳米复合材料具有优异的性能，是目前材料学科的研究热点之。

关键词：蒙脱土；聚合物纳米复合材料；制备分类；性能应用一、综述纳米复合材料的概念最早是由Rustun Roy于1984年提出的，它是指分散相尺寸至少有1种小于100 nm 的复合材料[1]。

由于纳米粒子有独特的“表面效应”、“体积效应”和“量子效应”，使纳米复合材料表现出独特的化学和物理性质，因此引起了人们的广泛关注。

聚合物基纳米复合材料包括聚合物基有机纳米复合材料和聚合物基无机纳米复合材料。

聚合物基无机纳米复合材料是集有机组分和无机纳米组分于一体的新型功能高分子材料。

目前，聚合物基无机纳米复合材料的制备方法主要有3种：即溶液-凝胶法、嵌入法和纳米微粒填充法[2]。

聚合物/ 蒙脱土纳米复合材料是目前新兴的一种聚合物基无机纳米复合材料。

与常规复合材料相比，具有以下特点：只需很少的填料<5% （质量分数），即可使复合材料具有相当高的强度、弹性模量、韧性及阻隔性能；具有优良的热稳定性及尺寸稳定性；其力学性能有优于纤维增强聚合物系，因为层状硅酸盐可以在二维方向上起增强作用；由于硅酸盐呈片层平面取向，因此膜材有很高的阻隔性；层状硅酸盐蒙脱土天然存在有丰富的资源且价格低廉。

故聚合物/ 蒙脱土纳米复合材料成为近年来新材料和功能材料领域中研究的热点之一。

二、蒙脱土的结构和性能纳米蒙脱土系蒙皂石粘土（包括钙基、钠基、钠- 钙基、镁基蒙粘土）经剥片分散、提纯改型、超细分级、特殊有机复合而成，平均晶片厚度小于25 nm，蒙脱石含量大于95%。

具有良好的分散性能，可以广泛应用高分子材料行业作为纳米聚合物高分子材料的添加剂，提高抗冲击、抗疲劳、尺寸稳定性及气体阻隔性能等，从而起到增强聚合物综合物理性能的作用，同时改善物料加工性能。

聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料的原位聚合及表征Poly lact ide/M ont morillonite N anocomposites I n situPoly merization and Characterization车 晶,秦 凡,杨荣杰(北京理工大学材料学院,北京100081)CH E Jing,Q IN Fan,YANG Rong jie(School of M aterial Science and Engineering,BeijingInstitute of T echno logy,Beijing100081,China)摘要:从乳酸出发,在乳酸脱水结束后、缩聚开始之前将蒙脱土和催化剂一起加入反应体系,通过原位熔融直接缩聚法制得较高分子量聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料。

X RD和T EM结果表明:蒙脱土(M M T)添加量为0.5%(质量分数,下同)时制得剥离型纳米复合材料,添加量为1%时产物剥离与插层结构并存。

力学性能研究表明:M M T含量为0.5%和1%时,聚乳酸(PL A)的强度和韧性有明显提高,M M T含量进一步增加,力学性能下降。

SEM对断裂面的观察显示出, M M T含量为0.5%时,PL A是韧性断裂特征。

关键词:聚乳酸;蒙脱土;原位聚合;纳米复合材料中图分类号:O6 文献标识码:A 文章编号:1001 4381(2011)01 0028 05Abstract:H igh mo lecular w eight po lylactide/m ontm orillonite nano com posites were obtained through in situ m elt po lyco ndensation method in w hich the montmorillo nite(M MT)w as added after dehydra tion and before the po lycondensation.T he results of XRD and T EM show that ex fo liated nanocompos ites are obtained w hen the addition of montmor illonite is0.5%(mass fraction),and bo th intercalated and exfoliated str uctures are obtained w hen it is1%.W hen the m ass fractions of mo ntmo rillonite are 0.5%and1%,the tensile strength,elongatio n at br eak and im pact str ength of the nanocomposites are better than those of pure po lylactide(PLA).When they are hig her,these m echanical proper ties be come w o rse.SEM im ag e of PLA M M T0.5(the mass fraction o f m ontm orillonite is0.5%)sho w s a fracture toughness characterizatio n.Key words:poly lactide;mo ntmo rillonite;in situ po lymerization;nanoco mposite聚乳酸(Po lylactide,PLA)/蒙脱土(Montmor il lonite,MM T)纳米复合材料由于其对材料力学、耐热及结晶等性能方面的提高而成为聚乳酸改性的一个重要的新兴方向。

４０塑料科技Ｈ．ＡＳｎＣＳＳＣＩ．＆‘ＩＥＣＨＮＯＩＤＧＹ№３（ＳＬｌＩｌｌ．１６１）ＪＬｌｌｌｅ２０（）４，庐坏４吻曝舅评述舅蹩溉；炀∥‘文章编号：１００５．３３６０（２００４）０３删０·０６蒙脱土结构特性及在聚合物基纳米复合材料中的应用ｎ’刘盘阁，宫同华，王月欣，刘国栋，瞿雄伟旺’（河北工业大学高分子科学与工程研究所，天津３００１３０）摘要：对蒙脱土的晶层结构、分散性、流变性及表面修饰进行了系统的评述。

蒙脱土片层含有ｋｗｉｓ酸点及过渡金属离子可用于烯类单体的催化聚合反应；自从丰田汽车公司使用尼龙一６／粘土纳米复合材料以来，蒙脱土（具有膨润性的粘土）在聚合物基纳米复合材料中的研究和应用正越来越受到世人的关注。

对蒙脱土／聚合物纳米复合材料的制备方法及其进展也进行了综述。

关键词：蒙脱土；纳米复合材料；催化效应；插层聚合中图分类号：呷０５０．４３文献标识码：Ａ纳米复合材料（Ｎａｌｌｏｃ唧ｓｉｔｅｓ）概念是ＲｏｙＲ【１１２０世纪８０年代中期提出的，指的是分散相尺度至少有一维小于１００砌的复合材料。

由于纳米粒子具有大的比表面积，表面原子数、表面能和表面张力随粒径下降急剧上升，使其与基体有强烈的界面相互作用，其性能显著优于相同组分常规复合材料的物理力学性能瞳’３１；纳米粒子还可赋予复合材料热、磁、光特性和尺寸稳定性。

因此，制备纳米复合材料是获得高性能材料的重要方法之一。

可采用溶胶．凝胶法（Ｓ０１．ｇｅｌ）Ｈ“】、共混法ｎ’８】、层间插入法（插层法）归。

１４１等方法制备得到。

许多无机物如硅酸盐类蒙脱土、磷酸盐类、石墨、金属氧化物、二硫化物、三硫化物等具有典型的层状结构，可以嵌入有机物【１５，１６】。

从研究的广度和深度以及工业化前景角度看，聚合物基纳米复合材料主要集中于聚合物／蒙脱土纳米复合材料。

１蒙脱土结构及其理化性能蒙脱土（Ｍｏｎ廿１１０ｒｉｌｌｏｎｉｔｅ，以下简称为Ｍ册）属２：１型层状硅酸盐，其结构单元主要是二维向排列的Ｓ卜Ｏ四面体和二维向排列的ｍ（或Ｍｇ）一沪ＯＨ八面体（１）河北省自然科学基金资助项目（２０１００６）（２）联系人作者简介：刘盘阁（１９６７一），女，实验师；收稿日期：２００４．０２．２４片。