天然纤维素增强聚乳酸复合材料性能研究进展

研究探讨　２０１３年第１期　

冰岛马毛纤维增强聚乳酸绿色复合　

材料的热传导性能研究　

黄　超　，Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒ　Ｍ．Ｐａｓｔｏｒｅ。，王府梅　

（１．东华大学，上海２０１６２０：　２．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｄｅｓｉｇｎ，Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｃｏｍｍｅｒｃｅ，Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＰＡ，ＵＳＡ）　

摘　要：文章通过热压法制备了６种冰岛马毛纤维增强ＰＬＡ新型绿色复合材料，并对５种不同纤　维含量的复合材料及纯ＰＬＡ板材的热传导性能通过Ｔｈｅｒｍｏｌａｂ　ＫＥＳＦ—ＴＬ２Ｃ系统进行测试。最后对　

热传导试验值和三个基于横向热传导的复合材料传热模型的理论预测值进行了比较。　

关键词：绿色复合材料；冰岛马毛纤维；热传导系数；模型预测　

中图分类号：ＴＳ１０２．３　１９文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—３０２８（２０１３）０１—０００１—０６　

复合材料已被广泛应用于航天、建筑、运动等　

各种领域中，而其中大部分都是用聚合物作为基　

体，如环氧树脂和聚酯　，其与金属和陶瓷相比更易　

制备成各种复杂的形状。这些基体通常与一些高　

强纤维如玻璃纤维和碳纤维一起加工为复合材　

料，一般用作长久耐用品。传统的复合材料大多　

为石油化工产品，使用废弃后，无有效的回收方　法，常常是通过垃圾填埋法和燃烧法处理，对环境　

污染程度大。另一方面，许多复合材料产品的应　

用并不需要极高的力学性能或其他高性能，这使　

得发掘各种材料的潜在应用价值得到可能。随着　

人们环保意识的提高，用可再生的纤维／聚合物　

材料生产的可生物降解、环境友好的、可持续的绿　色复合材料渐渐吸引了越来越多的关注¨１］。　

聚乳酸是目前最受人瞩目的可再生聚合物之　

一，它具有良好的强力，可由一系列的农作物如玉　

米、甘蔗、甜菜通过发酵和化学加工而制得。但是　

因为它比较脆，所以一般用作复合材料的基体。　

植物纤维由于纤维素分子链羟基的存在一般为亲　

水性，然而许多绿色复合材料采用的基体如聚乳　

Ｖｏｌ.５６ꎬＮｏ.４Ａｐｒ.ꎬ２０１９第５６卷　第４期２０１９年４月研究与技术ＤＯＩ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００１￣７００３.２０１９.０４.００１蚕丝织物增强聚乳酸复合材料的制备及其性能研究刘向东ａꎬ王宁宁ａꎬ李婷婷ａꎬ祝成炎ａꎬｂꎬ田　伟ａꎬｂ(浙江理工大学ａ.材料与纺织学院、丝绸学院ꎻｂ.先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室ꎬ杭州３１００１８)摘要:以蚕丝织物为增强体ꎬ以聚乳酸(ＰＬＡ)为基体ꎬ通过层叠热压制备蚕丝织物增强ＰＬＡ复合材料ꎬ研究了脱胶预处理和热压温度对蚕丝增强ＰＬＡ复合材料力学性能的影响ꎬ并用ＳＥＭ和ＴＧＡ进行表征ꎮ经过脱胶处理后ꎬ蚕丝增强ＰＬＡ复合材料的力学性能有一定程度的提高ꎬ其拉伸强度和冲击强度分别提升了３５.７８％和３３.３３％ꎻ当热压温度为１６５℃时ꎬ复合材料具有最优的力学性能ꎮＳＥＭ结果表明:经过脱胶处理后ꎬ复合材料中蚕丝纤维排列比较整齐ꎬ基体的连续性较好ꎬ纤维与基体之间结合更为紧密ꎮＴＧＡ结果表明:经过脱胶处理后ꎬ复合材料表现出相对较高的热稳定性ꎮ关键词:蚕丝织物ꎻＰＬＡꎻ复合材料ꎻ脱胶处理ꎻ热压温度ꎻ力学性能中图分类号:ＴＳ１９５.６４４ 文献标志码:Ａ 文章编号:１００１￣７００３(２０１９)０４￣０００１￣０７ 引用页码:０４１１０１ＳｔｕｄｙｏｎｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＰＬＡｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｂｙｓｉｌｋｆａｂｒｉｃＬＩＵＸｉａｎｇｄｏｎｇａꎬＷＡＮＧＮｉｎｇｎｉｎｇａꎬＬＩＴｉｎｇｔｉｎｇａꎬＺＨＵＣｈｅｎｇｙａｎａꎬｂꎬＴＩＡＮＷｅｉａꎬｂ(ａ.ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＴｅｘｔｉｌｅｓꎻｂ.ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＴｅｘｔｉｌｅＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎꎬＺｈｅｊｉａｎｇＳｃｉ￣ＴｅｃｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＨａｎｇｚｈｏｕ３１００１８ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｓｉｌｋｆａｂｒｉｃｓｗｅｒｅｕｓｅｄａｓｔｈｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔꎬａｎｄｐｏｌｙｌａｃｔｉｃａｃｉｄ(ＰＬＡ)ｗａｓｕｓｅｄａｓｔｈｅｍａｔｒｉｘｔｏｐｒｅｐａｒｅＰＬＡｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｂｙｓｉｌｋｆａｂｒｉｃｔｈｒｏｕｇｈｈｏｔｐｒｅｓｓｉｎｇ.Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｄｅｇｕｍｍｉｎｇｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔａｎｄｈｏｔ￣ｐｒｅｓｓｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＰＬＡｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｂｙｓｉｌｋｆａｂｒｉｃｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄꎬａｎｄｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｗｅｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙＳＥＭａｎｄＴＧＡ.ＡｆｔｅｒｄｅｇｕｍｍｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔꎬｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＰＬＡｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｂｙｓｉｌｋｆａｂｒｉｃｗｅｒｅｉｍｐｒｏｖｅｄｔｏｓｏｍｅｅｘｔｅｎｔ.Ｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｉｍｐａｃｔｓｔｒｅｎｇｔｈｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ３５.７８％ａｎｄ３３.３３％ꎬｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ.Ｗｈｅｎｔｈｅｈｏｔ￣ｐｒｅｓｓｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗａｓ１６５℃ꎬｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｈａｖｅｔｈｅｂｅｓｔｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ.ＴｈｅＳＥＭｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔａｆｔｅｒｄｅｇｕｍｍｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔꎬｔｈｅｓｉｌｋｆｉｂｅｒｓｉｎｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｅｒｅａｒｒａｎｇｅｄｎｅａｔｌｙꎻｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙｏｆｔｈｅｍａｔｒｉｘｗａｓｂｅｔｔｅｒꎬａｎｄｔｈｅｆｉｂｅｒａｎｄｔｈｅｍａｔｒｉｘｗｅｒｅｍｏｒｅｃｌｏｓｅｌｙｂｏｎｄｅｄ.ＴｈｅＴＧＡｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔａｆｔｅｒｄｅｇｕｍｍｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔꎬｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｅｘｈｉｂｉｔｅｄｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｈｉｇｈｔｈｅｒｍａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｓｉｌｋｆａｂｒｉｃꎻｐｏｌｙｌａｃｔｉｃａｃｉｄꎻｃｏｍｐｏｓｉｔｅꎻｄｅｇｕｍｍｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔꎻｈｏｔ￣ｐｒｅｓｓｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅꎻｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ收稿日期:２０１８￣０７￣２０ꎻ修回日期:２０１９￣０３￣０８基金项目:浙江省理工大学纺织科学与工程一流学科研究生创新基金项目(１１１１０１３１２０１７０８)作者简介:刘向东(１９９４)ꎬ男ꎬ硕士研究生ꎬ研究方向为纺织复合材料ꎮ通信作者:田伟ꎬ副教授ꎬ４７１５１９３８＠ｑｑ.ｃｏｍꎮ 近年来ꎬ制备可生物降解复合材料已经成了高分子材料研究的热点之一ꎮ可生物降解复合材料通常是由可生物降解纤维(如天然纤维和合成纤维的生物聚合物基纤维)作为增强体ꎬ可生物降解的聚合物作为基体ꎬ并通过各种工艺制造ꎬ其性能可以定制ꎬ以满足特定应用的各种产品要求[１￣７]ꎮ中国是蚕丝生产大国ꎬ蚕丝来源广泛ꎬ与其他天然纤维相比ꎬ蚕丝纤维是一种天然蛋白纤维ꎬ具有良好的排列结构ꎬ是自然界中最轻、最柔、最细的天然纤维ꎬ它不仅有良好的理化均一性还具有优异的力学性能[８￣１１]ꎬ因此在纤维复合材料领域有着广阔的应—１—第５６卷　第４期２０１９年４月Ｖｏｌ.５６ꎬＮｏ.４Ａｐｒ.ꎬ２０１９用前景ꎮ聚乳酸(ＰＬＡ)是一种具有潜在应用价值的合成类可降解高分子材料ꎬ在很多领域的应用逐渐增多ꎬ人们开始更加关注对ＰＬＡ的改性研究ꎮ特别是在医疗产业和包装产业等方面ꎬＰＬＡ的应用更加广泛ꎬ医疗方面的手术缝合线、支架固定等和包装方面的塑料纸等外包装饰都已经大量被ＰＬＡ基复合物代替[１２￣１７]ꎮ利用蚕丝与ＰＬＡ都具有良好的生物相容性和生物降解性的特点ꎬ对它们进行复合制备生物复合材料ꎬ可应用于医学组织工程领域ꎮＳａｎｇＭＬ等[１８]采用蚕丝纤维与聚丁二酸丁二醇酯(ＰＢＳ)复合制备的生物材料ꎬ发现蚕丝纤维能有效改善ＰＢＳ的热稳定性ꎻ李伟[１９]采用蚕丝丝素纤维与聚己内酯(ＰＣＬ)复合制备的生物复合材料ꎬ具有良好的生物相容性和力学性能ꎻＺｈａｏＹｏｎｇｑｉｎｇ等[２０]将蚕丝蛋白纤维和ＰＬＡ采用熔融的办法来制备复合材料ꎬ研究发现复合材料的力学性能和热稳定性均有所提升ꎬ生物降解速度也加快ꎻ同时ꎬ研究证明ꎬ相比植物纤维ＰＬＡ复合材料ꎬ蚕丝纤维ＰＬＡ复合材料的强度更高ꎬ与金属材料相比ꎬ具有不易腐蚀和良好的柔韧性等优点ꎮ目前对于蚕丝生物复合材料的大部分研究主要是关于蚕丝蛋白或蚕丝短纤维生物材料ꎬ很少涉及关于蚕丝织物对复合材料性能影响的研究报道ꎬ因此研究蚕丝织物复合材料的性能可以拓展蚕丝纤维的应用ꎮ本文以蚕丝织物为增强体ꎬ以可降解ＰＬＡ为基体ꎬ通过对蚕丝织物进行脱胶预处理ꎬ采用层叠热压复合的方法制备复合材料ꎬ研究其脱胶处理和热压温度对蚕丝织物增强ＰＬＡ复合材料力学性能的影响ꎮ１　实　验１.１　材料、试剂与仪器材料:桑蚕丝(嵊州协和丝绸有限公司)ꎬＰＬＡ４０３２Ｄ(美国ＮａｔｕｒｅＷｏｒｋｓ公司)ꎮ试剂:二氯甲烷(江苏强盛化工有限公司)ꎬ无水碳酸钠(沧州星华化工产品有限公司)ꎬ均为分析纯ꎮ仪器:ＹＧ(Ｂ)１４１Ｄ数字式织物厚度仪(杭州徳为仪器科技有限公司)ꎬＬＣ￣２１３型鼓风干燥箱(上海爱斯佩克环境公司)ꎬＡＬ２０４￣ＩＣ电子天平(梅特勒－托利多仪器(上海)有限公司)ꎬＨＨ￣２数显恒温水浴锅(常州普天仪器制造有限公司)ꎬＫＱ５２００ＤＥ型数控超声波清洗器(深圳市洁康洗净电器有限公司)ꎬＪＪ￣１增力电动搅拌器(杭州齐威仪器有限公司)ꎬＢＬ１０９Ｒ半自动平板硫化(江苏无锡市中凯橡胶械有限公司)ꎬＭＴＳ万能强力仪(ＭＴＳ工业系统(中国)有限公司)ꎬ摆锤冲击试验机(钢研纳克检测技术有限责任公司)ꎬＴＧＡ/ＤＳＣ１同步热分析仪(瑞士梅特勒－托利多公司)ꎬＪＳＭ￣５６１０扫描电子显微镜(日本株式会社)ꎬＤＩＧＩＥＹＥ数码成像测色系统(英国ＶｅｒｉＶｉｄｅ(ＧＢ)公司)ꎮ１.２　方　法１.２.１　蚕丝织物的织造选用经纬纱为４６.７ｔｅｘ的桑蚕丝纱线ꎬ在小样上进行织造ꎬ织物组织结构选用平纹组织ꎬ采用４片综框顺穿进行穿综ꎬ选用６号筘齿采用２穿入法进行穿筘ꎮ织成蚕丝平纹织物并对其基本参数进行测量ꎬ得到蚕丝织物基本参数:经纬密为１２０根/１０ｃｍꎬ平方米质量为１１４.９９ｇ/ｍ２ꎬ织物厚度为０.４７４ｍｍꎮ蚕丝织物织造过程工艺流程如下:１.２.２　蚕丝织物的脱胶处理采用碱脱胶进行蚕丝织物脱胶处理ꎬ具体方法如下:将自制的蚕丝平纹织物裁剪成２５ｃｍ×２０ｃｍ规格的试样ꎬ放入鼓风干燥箱中ꎬ温度设定为５０℃ꎬ时间２ｈꎬ然后拿出使稳定至室温ꎬ放在电子天平称其干重并计数ꎮ选用去离子水作为溶剂ꎬ将织物试样放入含有Ｎａ２ＣＯ３溶液的烧杯中ꎬ并置于水浴锅中水浴脱胶１ｈꎬ其中水浴比为１︰５０ꎬＮａ２ＣＯ３质量浓度为０.０１ｇ/ｍＬꎬ水浴温度为９９.９℃ꎮ脱胶之后将织物试样取出用去离子水洗涤３次ꎬ然后放入鼓风干燥箱中ꎬ温度设定为５０℃ꎬ时间４ｈꎬ然后取出称重并计数ꎬ装于真空袋中备用ꎮ１.２.３　蚕丝织物增强ＰＬＡ复合材料制备配制出质量分数为２０％的ＰＬＡ溶液ꎬ称取４００ｇ的二氯甲烷倒入烧杯中ꎬ将１００ｇ的ＰＬＡ母粒缓慢加入二氯甲烷中ꎬ随后放入５０℃超声波清洗器中振荡并采用增力电动搅拌器搅拌ꎬ直到ＰＬＡ母粒充分溶解均匀ꎮ每次分别选取４块蚕丝织物放入ＰＬＡ溶液中浸润ꎬ浸润时间为３０ｍｉｎꎬ将浸润好的蚕丝织物倒出、铺平ꎬ待溶剂挥发后ꎬ将单层的预浸件平铺放入ＢＬ１０９Ｒ半自动平板硫化上模压成型ꎬ制备质量分数为２５％的蚕丝增强复合材料ꎮ根据前期探索性实验ꎬ热压时间设置为１５ｍｉｎꎬ压强设置为３Ｍｐａꎮ—２—Ｖｏｌ.５６ꎬＮｏ.４Ａｐｒ.ꎬ２０１９第５６卷　第４期２０１９年４月１.３　性能测试与结构表征１.３.１　复合材料力学性能复合材料的拉伸性能测试参照ＧＢ/Ｔ３３５４—２０１４«定向纤维增强聚合物基复合材料拉伸性能试验方法»标准在ＭＴＳ万能强力仪上进行测试ꎬ试样尺寸２５０ｍｍ×１２.５ｍｍ×２ｍｍꎬ拉伸速度１ｍｍ/ｍｉｎꎮ冲击强度按照国标ＧＢ/Ｔ１０４３—２００８«塑料简支梁冲击性能的测定»在摆锤冲击试验机上进行测试ꎬ测试试样无缺口ꎬ摆锤冲击试验初始势能为３００Ｊꎬ摆锤初始仰角为１５０°ꎬ接触试样瞬间的冲击速度为５ｍ/ｓꎮ１.３.２　ＰＬＡ及复合材料的热重分析热重分析在氮气氛围下ꎬ以１０℃/ｍｉｎ的速度从３０~８００℃进行加热ꎬ使用ＴＧＡ/ＤＳＣ１同步热分析仪对复合材料进行测试ꎮ１.３.３　微观结构表征使用ＪＳＭ￣５６１０扫描电子显微镜观察纤维表面形态和复合材料的拉伸断面形貌ꎮ１.３.４　复合材料表面色彩提取采用漫反射条件ꎬ在光源Ｄ６５、１０°视场条件下ꎬ使用ＤＩＧＩＥＹＥ数码成像测色系统对每种蚕丝增强复合材料表面进行色彩提取ꎬ每种试样选取６个不同位置的色彩ꎬ测得ＣＩＥ１９７６ＬＡＢ(Ｌ∗ａ∗ｂ∗)的颜色值并取平均值ꎬ以成型温度１６０℃的复合材料表面色彩颜色值为基准ꎬ采用ＣＩＥ１９７６ＬＡＢ色差公式计算不同复合材料表面的色差ꎮΔＥＣＩＥ１９７６(Ｌ∗ａ∗ｂ∗)＝[(ΔＬ∗)２＋(Δａ∗)２＋(Δｂ∗)２]１/２式中:ΔＥ表示色差ꎻΔＬ∗表示明暗变化值ꎻΔａ∗表示红绿变化值ꎻΔｂ∗表示黄蓝变化值ꎮ２　结果与分析２.１　蚕丝脱胶处理对复合材料性能的影响２.１.１　蚕丝织物脱胶处理前后的表面微观形貌通过观察蚕丝经过脱胶处理前后纤维表面微观形貌对比(图１)ꎬ可以发现未脱胶处理的蚕丝纤维表面粗糙ꎬ蚕丝表面吸附着杂质较多ꎬ由于丝胶包覆在蚕丝表面ꎬ使得蚕丝的两根单丝之间结合比较紧密ꎮ在碱的作用下ꎬ蚕丝纤维表面大部分的丝胶与杂质被去除ꎬ丝胶呈现点状分布ꎬ纤维表面与未脱胶的蚕丝相比更加光滑ꎮ经过脱胶处理后ꎬ整个纤维直径变小ꎬ纤维松散ꎬ当与ＰＬＡ复合时ꎬ使得ＰＬＡ基体进入各纤维之间的量更多ꎬ这有利于与ＰＬＡ进行机械锁合和化学键结合ꎬ提高ＰＬＡ的浸润效果ꎮ图１　脱胶处理前后蚕丝纤维表面微观形貌Ｆｉｇ.１　Ｓｕｒｆａｃｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｓｉｌｋｆｉｂｅｒｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｄｅｇｕｍｍｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔ２.１.２　蚕丝织物脱胶处理对复合材料力学性能的影响图２为脱胶处理对蚕丝增强ＰＬＡ复合材料力学性能的影响ꎮ通过图２可以看出ꎬ与纯ＰＬＡ相比ꎬ蚕丝织物能够有效提升ＰＬＡ的力学性能ꎬ纯ＰＬＡ的拉伸强度和冲击强度分别为２１.３９Ｍｐａ、１３.３３ｋＪ/ｍ２ꎬ未脱胶蚕丝/ＰＬＡ复合材料拉伸强度和冲击强度分别提高到４１.７０Ｍｐａ、１４.１５ｋＪ/ｍ２ꎬ分别提高了９４.９５％、６􀆰１５％ꎻ而蚕丝织物经过脱胶处理后ꎬ蚕丝织物增强ＰＬＡ复合材料拉伸强度提高到５６.６３Ｍｐａꎬ冲击强度图２　脱胶处理对蚕丝增强ＰＬＡ复合材料力学性能的影响Ｆｉｇ.２　ＥｆｆｅｃｔｏｆｄｅｇｕｍｍｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＰＬＡｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｂｙｓｉｌｋｆａｂｒｉｃ—３—

专题综述　合成纤维　２００２年７月　

超高分子量聚乙烯纤维增强复合材料　

及其防弹性能的研究进展　

郑震　，　施楣梧　，　周国泰　

（１．上海交通大学化学化工学院２００２４０；　

２．中国人民解放军总后勤部军需装备研究所，北京１０００１０）　

摘要：介绍了近年来，超高分子量聚乙烯纤维增强复合材料的树脂基体及其加工工艺的　

研究进展以及纤维与基体的粘结性能和复合材料的力学性能；分析了该复合材料的准静态力　

学行为和防弹性能。　

关键词：超高分子量聚乙烯；　复合材料；　防弹材料　

中图分类号：ＴＱ　３４２．７５文献标识码：Ａ文章编号：１００１—７０５４（２００２）０４—００２０—０５　

超高分子量聚乙烯（ＵＨＭＷＰＥ）纤维是８０　

年代初由荷兰的ＤＳＭ公司以十氢萘为溶剂，将　

超高分子量聚乙烯升温形成凝胶，热拉伸后纺丝　

得到的高性能有机纤维。这种纤维的表面化学惰　

性，对酸、碱和有机溶剂有很强的抗腐蚀性；由于　

分子链上没有不饱和基团，其耐光、热老化性能优　

良。纤维的密度较低，仅为０．９７ｇ／ｃｍ　，但轴向比　

强度和模量都很高，且能量吸收性和耐磨损性优　

于芳纶，断裂伸长率大于高强碳纤维，因此，ＵＨ—　

ＭＷＰＥ纤维特别适合作为防护材料，如用于安全　

缆绳、安全手套、防护服装等。九十年代初，联合　

国的法国维和部队就第一次装备了全部用ＵＨ—　

ＭＷＰＥ纤维增强复合材料制成的防弹衣、防弹头　

盔。但是，聚乙烯纤维是一种非极性材料，经过凝　

胶热拉伸后，分子链完全伸展，纤维内部高度取向　

和高度结晶，表面会在拉伸压力下产生一层弱界　

面层（约１０～１００ｎｍ），这些都对复合材料中ＵＨ—　

ＭＷＰＥ纤维与树脂的粘附性有着负面的影响。　

例如，未处理的ＵＨＭＷＰＥ纤维在环氧树脂基体　

中的单纤拔出强度只有０．５ＭＰａ…。　

近年来，关于ＵＨＭＷＰＥ纤维增强复合材料　

的研究越来越多。一方面是对Ｉ　ｗＰＥ纤维　

的表面进行改性，以增强纤维与树脂的粘结强度；　

另一方面是对常规的热固性树脂进行改性，或开　

第４２卷，第５期　２０ｌ４年５月　工程塑料应用　ＥＮＧＩＮＥＥＲｒＮＧ　ＰＬＡＳＴＩＣＳ　ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ　Ｖ　１·４２·Ｎ。·５　１１９　Ｍａｙ　２Ｏ１４　

ｄｏｉ：ｌＯ．３９６９０．ｉｓｓｎ．１００１—３５３９．２０１４．０５．０２６　

聚乳酸／石墨烯纳米复合材料的制备与性能研究进展　

王刚　，杨峰　，蔺海兰　，何飞雄　，周强　，卞军　，鲁云　（１．西华大学材料科学与工程学院特种材料及制备技术重点实验室，成都６１００３９；２．千叶大学工学研究科，Ｅｌ本千叶２６３—８５２２）　

摘要：对聚乳酸／石墨烯纳米复合材料的制备方法（包括熔融共混法、溶液共混法和原位聚合法）和性能（包括　力学性能、热学性能、电性能和流变性能）研究进展进行综述，并对其研究趋势进行了展望。　关键词：聚乳酸；石墨烯；纳米复合材料；研究进展　中图分类号：ＴＢ３３２；ＴＱ３１７　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１－３５３９（２０１４）０５—０１１９—０６　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｎ　Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　Ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ　Ａｃｉｄ／Ｇｒａｐｈｅｎｅ　Ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　Ｗａｎｇ　Ｇａｎｇ　，Ｙａｎｇ　Ｆｅｎｇ　，Ｌｉｎ　Ｈａｉｌａｎ　，Ｈｅ　Ｆｅｉｘｉｏｎｇ　，Ｚｈｏｕ　Ｑｉａｎｇ　，Ｂｉａｎ　Ｊｕｎ　，Ｌｕ　Ｙｕｎ　（１．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆＳｐｅｃｉａｌＭａｔｅｒｉａｌｓ　ａｎｄＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＸｉｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，　Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１００３９，Ｃｈｉｎａ；２．Ｇｒａｄｕａｔｅ　Ｓｃｈｏｏｌ　ａｎｄＦａｃｕｌｔｙ　ｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｂａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｉｂａ　２６３—８５２２，Ｊａｐａｎ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｒｅｃｅｎｔ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｐｒｏｇｒｅｓｓｅｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ（ｉｎｃ１ｕｄｉｎｇ　ｍｅｌｔ　ｂｌｅｎｄｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ，ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｍｉｘｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　ｉｎ　ｓｉｔｕ　ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ）ａｎｄ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ，ｔｈｅｒｍａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ，ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　ａｎｄ　ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ）ｏｆｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ　ａｃｉｄ／ｇｒａｐｈｅｎｅ　ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ｗｅｒｅ　ｍａｉｎｌｙ　ｒｅｖｉｅｗｅｄ，ａｎｄ　ｓｏｍｅ　ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ　ｗｅｒｅ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ　ａｃｉｄ；ｇｒａｐｈｅｎｅ；ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ；ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｐｒｏｇｒｅｓｓ　

２０１　７年３月　第３４卷第ｌ期　广西师范学院学报（自然科学版）　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｇｕａｎｇｘｉ　Ｔｅａｃｈｅｒｓ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ：Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ　Ｍａｒ．２Ｏ１７　ＶｏＩ．３４　Ｎ０．１　

文章编号：１００１—８７４３【２０１７）Ｏ１—００７７—０５　

阻燃剑麻纤维增强聚乳酸复合材料的自然降解性能研究　

庞锦英，刘钰馨，李建鸣，莫羡忠　

（广西师范学院化学与材料科学学院，广西南宁５３０００１）　

摘　要：采用对剑麻纤维进行预处理，添加膨胀型阻燃剂与聚乳酸（ＰＬＡ）制备成阻燃可降解环保型复合材料，　对复合材料进行土埋处理，用万能试验机、氧指数测定仪和垂直燃烧测定仪、ＳＥＭ、ＤＳＣ、ＴＧＡ等分析复合材料土　埋前后力学性能、燃烧性能、表面形貌、热性能的变化来研究复合材料的降解性能。结果表明，随着土埋时间的增　加，剑麻增强聚乳酸复合材料的表面形貌发生了明显变化，力学性能也随之下降，复合材料的氧指数从未处理的　３１Ｉ８　上升到３３．７％，垂直燃烧达到了ＦＶ一０级（ＵＬ一９４），剑麻对聚乳酸的降解具有促进作用。　关键词：剑麻纤维；聚乳酸；复合材料；可降解　中图分类号：ＴＢ３３２　文献标识码：Ａ　

０　引　言　

生物可降解高分子材料，是指在一定条件下，能在微生物酶或光的作用下分解的材料。在生物可降　

解材料中，聚乳酸（ＰＬＡ）因具备良好的性能成为应用最为广泛的生物降解高分子材料ｌ１］。聚乳酸无毒、　

无刺激，强度高，易加工成型，具有优越的生物相容性和生物可降解性，在自然界中微生物的作用下能彻　底分解成水和二氧化碳；但聚乳酸存在价高、性脆、阻燃性能差等缺点。剑麻纤维属于龙舌兰麻类的一　

种，其主要化学组成为６５ｗｔ　的纤维素、１２ｗｔ　的半纤维素、９．９ｗｔ　的木质素和２　的蜡状物　］。在　

植物纤维中，剑麻纤维的纤维较长、综合机械性能好、耐磨耐腐蚀等多种优良性能，其次剑麻种植范围　大，来源广，所以价格也比较低廉。　

林业工程学报

，2018,3(1):89-96

Journal of Forestry Engineering

doi

：10.1336

〇/j.issn.2096-1359.2018.01.015

纳米纤维素晶须与聚烯烃弹性体协同增韧增强

聚丙烯三元复合材料性能研究

蒋仙友\张雅娟1A，

汪济奎u*，

吴根华2

(1.

华东理工大学材料科学与工程学院，上海200237; 2.

石油化工新材料协同创新中心，安徽安庆246011)

摘要：通过羧基化纳米纤维素晶须（NCW)

与溴代烷反应得到烷基化纳米纤维素晶须（D-NCW

)，再使其与反应

型弹性体酯化剂POE-MAH

接枝反应得到表面POE

接枝的纳米纤维素晶须（POE-NCW)

分散液；然后采用溶液

浇铸法制备POE-MAH/(D)POE-NCW

作为加工母粒，最后与PP

熔融共混得到三元纳米复合材料。为表征改性

前后NCW

的形貌与性质，作者测试了复合材料的微观结构、结晶性能、热穗定性和力学性能。结果表明：NCW

表面极性和在非极性溶剂的分散性有明显改善;POE-NCW

与弹性体形成包覆结构，而D-NCW

与弹性体相互独

立且存在团聚现象。与空白组PP/POE

及只添加D-NCW

相比，PP/POE-MAH/POE-NCW

的结晶性能、动态机械

性能均有明显提高，拉伸强度及耐热变形温度在POE-NCW

质量分数为2%

时达到最佳，分别相对提升了 60%

和13

尤。

关键词：纳米纤维素晶须；烷基化；纳米复合材料；力学性能

中图分类号:TQ352.9

文献标志码：A

文章编号:2096-1359( 2018) 01-0089-08

Significant reinforcement of polypropylene by synergistic compatibilization

of nano-cellulose whiskers and POE

JIANG Xianyou1，ZHANG Ya

juanIA，WANG Jikui1，2*，WU Genhua2

【科技ｌ　

汉麻纤维增强聚乳酸（ＰＥＡ）基复合材料的界面性能研究　

满向东　王玉’　

（　西安工程大学陕西西安７１　００４８　武警后勤装备研究所北京１　０２６１　３）　

［摘要】为改善汉麻纤维与ＰＬＡ的界面相容性，增强复合材料的力学性能，分别采用　

了马来酸酐和硅烷偶联剂ＫＨ一５５０对汉麻纤维进行处理，并从红外光谱和界面拔脱力学　

性能两方面研究处理时间对界面相容性的影响。结果表明：马来酸酐和ＫＨ一５５０均能提高　

汉麻纤维与ＰＬＡ的界面相容性，且随着处理时间的延长，效果越好，处理时间为４ｈ时，效果　

最佳；在处理时间相同的情况下，ＫＨ一５５０处理效果优于马来酸酐的处理效果，同时时间　

越长，差异越明显，处理时间为４ｈ时，拔脱强度之比达到１．１９：１。　

【关键词】界面相容性；马来酸酐；ＫＨ一５５０；红外光谱；拔脱强度　

［中途分类号】ＴＳ１０１．９２　

近年来，随着保护地球环境的意识逐渐增强　

以及不可再生石油资源枯竭等问题的日益逼近，　

用于取代以石油资源为原料并且在使用后能够　

自行生物降解的植物纤维增强ＰＩＪＡ复合材料已　

引起人们的关注。麻纤维具有较高的比强度和比　

模量等力学性能，适宜用于复合材料增强材料，　

但麻纤维表面为多羟基结构的极性亲水性物质，　

而ＰＬＡ为非极性物质，如果简单的将二者直接共　

混，其界面相容性较差，导致制品的力学性能很　

差，不能实用。因此对麻纤维增强ＰＬＡ基体复合　

材料进行界面处理具有重要的意义。然而有关麻　

纤维纤维／ＰＬＡ的界面处理及其性能的研究较少，　

有关正在开发应用的汉麻纤维／ＰＬＡ界面处理的　

研究更是微乎其微。　

１试验部分　

１．１原料与设备　

ＰＬＡ粉末：深圳光华伟业有限公司，分子量　为１０万，熔点为１７０％；　

汉麻纤维（ＨＦ）：西双版纳州勐海工业园，密　

度为１．４５ｇ／ｃｍ　；　

硅烷偶联剂ＫＨ一５５０、马来酸酐、冰醋酸均为　

市售品。　

ＤＺＦ一６０５０真空干燥箱：上海索谱仪器有限　

公司；　

Ｎｉｃｏｌｅｔ　５７００智能傅立叶红外光谱仪：美国　

生物可降解材料聚乳酸的制备改性及应用

摘要：聚乳酸（PLA）是人工合成的可生物降解的的热塑性脂肪族聚酯，其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。本文主要介绍了聚乳酸的合成、改性及其在各个领域的应用。

关键词：聚乳酸；生物降解；合成；应用

随着大量高分子材料在各个领域的应用，废弃高分子材料对环境的污染有着日益加剧的趋势。处理高分子材料的一些老套方法如焚烧、掩埋、熔融共混挤出法、回收利用等都存在缺陷并有一定的局限性，给环境带来严重的负荷，因此开发环境可接受的降解性高分子材料是解决环境污染的重要途径。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（polylactide简称PLA)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]。此外聚乳酸及其共聚物是一种具有优良的生物相容性的合成高分子材料。它具有无毒、无刺激性、强度高、可塑性强、易加工成型等特点，因而被认为是最有前途的生物可降解高分子材料[2]。利用其可降解性，也可用作生物医用材料如组织支架、外科手术缝合线、专业包装、外科固定等。

1 生物降解机理[3，4]

生物降解是指高分子材料通过溶剂化作用、简单水解或酶反应，以及其他有机体转化为相对简单的中间产物或小分子的过程。高分子材料的生物降解过程可分为4个阶段：水合作用、强度损失、物质整体化丧失和质量损失。微生物首先向体外分泌水解酶，与可生物降解材料表面结合，通过水解切断这些材料表面的高分子链，生成低相对分子质量的化合物（有机酸、糖等)，然后，降解的生成物被微生物摄入体内，合成为微生物体物或转化为微生物活动能量，在耗氧条件下转化为CO2，完成生物降解的全过程。材料的结构是决定其是否可生物降解的根本因素。合成高分子多为憎水性的，一般不能生物降解，只有能保持一定湿度的材料才有可能生物降解。含有亲水性基团的高分子可保持一定的湿度，宜生物降解，同时含有亲水和憎水基的聚合物生物降解性好。一般分子量大的材料较分子量小的更难生物降解；脂肪族聚合物比相应的芳香族聚合物容易生物降解；支化和交联会降低材料的生物降解性。另外，材料表面的特性对生物降解也有影响，粗糙表面材料比光滑表面材料更易降解。影响可生物降解性的化学因素主要有高分子的亲水性、构型、形态结构、链段的活动性、分子量、高聚物的组成以及上述因素之间的相互关系等。高分子的亲水性越强越易水解，水解酶对酯键、酰胺键和氨基甲酸酯都有较强的作用；无定型态的高聚物比结晶状态容易水解；分子链段越柔顺，玻璃化温度越低，越有利于降解；链段活动性越大，自由体积越大，越容易受到酶的进攻，也就越容易降解；可降解性随着分子量增大而降低；高聚物的组成，如共混、共聚等也影响着高分子的可降解性。一般情况下只有极性高分子才能与酶相吸附并能很好亲和，因此高分子具有极性是生物降解的必要条件。具有生物降解性（包括水解）的分子化学结构有：脂肪族酯键、酞键、脂肪族醚键、亚甲基、氨基、酰氨基、烯氨基、芳香族偶氮基、脲基、氨基甲酸乙酯等。

原位聚合法制备生物基聚乳酸复合材料

摘 要：针对聚乳酸制品制备成本过高以及生物基聚乳酸材料性能不足的缺点，本文以消旋乳酸作为主要的单体，以塑化后的生物质微粉作为聚合种子，使用原位聚合法制备生物质含量约为70%的生物质/聚乳酸复合物。使用双螺杆挤出机将制备出的生物质/聚乳酸复合物与市售商品聚乳酸共混，测量其共混产物的力学性能、红外光谱及断口形貌。实验数据表明：通过原位聚合处理确实可以形成生物质与聚乳酸之间牢固的界面结合，可使生物质/聚乳酸的拉伸强度达到33.4

MPa，同时可以形成缺陷较少的界面，能够保证较好的耐热性和加工性能。

关键词：生物质；乳酸；聚乳酸；聚合反应；缩聚反应；塑化；可降解树脂；共混挤出

聚乳酸(polylatic acid,PLA)是一种以非化石资源为原料，具有抗菌能力，机械强度高，有一定的生体相容性，可完全降解的环保树脂[1]。成本过高，韧性较差是制约聚乳酸应用的主要因素。生物质微粉通常是以非粮食的生物质为原料，经干燥和粉碎制备出的微细粉体。使用生物质微粉作为填充材料制备生物基聚乳酸材料可以在不影响材料降解性能的前提下，显著的降低聚乳酸制品的成本，因此被业界广泛关注[2-3]。

生物质的表面呈亲水性，而聚乳酸作为一种聚酯呈疏水性，两者之间不易形成良好的界面结合，因此界面相容性问题制约生物基聚乳酸复合材料性能的瓶颈[4]。为了解决生物质和聚乳酸的界面相容性问题，最常使用的是接枝法、偶联剂法和相容剂法[5]。

形成高强度的界面结合需要满足界面相容性好、界面能低、界面内聚强度高3个条件[6-7]。在生物质的表面上接枝聚乳酸固然能提高生物质与树脂的相容性，但并没有降低生物质的表面能，而且界面内聚强度很低，所以并不能彻底的解决生物质与聚乳酸(polylatic acid,PLA)树脂之间的界面问题[8-10]。表面接枝片面的提高相容性，偶联剂法片面的提高内聚强度，相容剂法片面的降低表面能[11]。

© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. Vol138No11・8・化　工　新　型　材　料NEWCHEMICALMATERIALS第38卷第1期2010年1月

基金项目:国家自然科学基金资助项目(50573061);四川省应用基础研究基金资助项目(07JY0292065);成都尤耐复合材料有限公司资助项目(2008H01144)作者简介:张琳琳(1979-),女,硕士研究生,研究方向:高分子复合材料。联系人:张志斌,教授,硕导,研究方向:高分子材料。PVA复合材料的研究进展

张琳琳1　邵　丽1　崔园园1　冯超阳1　张志斌13　陈世龙2

(1.西南交通大学生命科学与工程学院,成都610031;

2.浙江凌志精细化工有限公司,杭州311305)

摘　要　PVA(聚乙烯醇)是由聚醋酸乙烯酯水解而成的一种水溶性聚合物,具有强亲水性、优良的成膜性、可纺性

好、并具有较好的力学性能,并且还不易受污染及突出的物理和化学稳定性,具有良好的生物降解性和生物相容性。本文

综述了PVA在静电纺丝、相变材料和膜污染三方面的应用展开讨论。

关键词　PVA(聚乙烯醇),静电纺丝,相变材料,膜污染

ProgressofthestudyonPVAcomposites

ZhangLinlin1　ShaoLi1　CuiYuanyuan1　FengChaoyang1　ZhangZhibin1　ChenShilong2

(1.CollegeofLifeScienceandEngineering,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610031;

2.ZhejiangLingzhiFineChemicalsCompanyLimited,Hangzhou311305)

李新功等：界面调控对竹纤维／聚乳酸复合材料性能的影响　

界面调控对竹纤维／聚乳酸复合材料性能的影响　

李新功，郑　霞，吴义强　

（中南林业科技大学材料科学与工程学院，湖南长沙４１０００４）　

摘　要：　分别采用碱（ＮａＯＨ）处理、异氰酸酯（ＭＤＩ）　

处理以及ＮａＯＨ＋ＭＤＩ处理的界面调控方法对竹纤　

维／聚乳酸复合材料界面进行调控。结果表明，３种界　

面调控均改善了竹纤维／聚乳酸复合材料界面粘接性　

能、拉仲强度、冲击强度和防水性能；界面调控后，复合　

材料的粘流活化能增加，而热流动性因竹纤维与聚乳　

酸交联变得困难；复合材料玻璃转化温度和结晶温度　

升高，熔融峰变窄；复合材料热降解温度升高，热稳定　

性增加。ＮａＯＨ＋ＭＤＩ联合对竹纤维／聚乳酸复合材　

料界面调控效果最好，对复合材料的性能影响最显著。　

关键词：　竹纤维；聚乳酸；复合材料；界面调控；性能　

中图分类号：ＴＢ３３２　文献标识码：Ａ　

文章编号：１００ｌ＿９７３１（２Ｏ１３）０２—０２５３－０５　

１　引　言　

利用生物可降解塑料与天然植物纤维制备的绿色　

复合材料能够完全降解，且降解产物不会对环境产生　

任何污染，已经成为复合材料研究的热点［１　］。天然植　

物纤维具有价廉质轻、比强度高和比模量高等优良特　

性，属于可再生资源，具有可以自然降解的特性。聚乳　

酸（ＰＬＡ）属脂肪族聚酯，以玉米、木薯等农作物为原　

料，经微生物发酵、提取制得乳酸，再经过精制、脱水低　

聚、高温裂解、聚合而成，具有良好的机械加工性能和　

优异的生物降解性，废弃后一年内能被土壤中的微生　

物完全降解，生成ｃＯ　和Ｈ。Ｏ，对环境不产生任何污　

染ｌ６　。以天然植物纤维为增强材料、聚乳酸为基体　

材料通过一定的成型方式复合制备的可生物降解复合　

材料可广泛应用于包装材料、家电外壳和汽车内饰件　

材料等。然而，天然植物纤维表面为极性，ＰＬＡ表面　

为非极性，两相表面极性的差异导致二者界面相容性　

差，粘接力不够，直接影响了复合材料的综合性　

聚乳酸降解性能研究进展

董奇伟

【摘 要】聚乳酸是典型的“绿色塑料”，因其良好的生物相容性、完全可降解性及生物可吸收性，是生物降解医用材料领域中最受重视的材料之一。本文介绍了聚乳酸的降解机理，着重对近年来有关聚乳酸降解性能的研究进行了综述。

【期刊名称】《塑料制造》

【年(卷),期】2011(000)003

【总页数】4页(P66-69)

【关键词】聚乳酸;降解性能;研究进展

【作 者】董奇伟

【作者单位】常州轻工职业技术学院,江苏常州213164

【正文语种】中 文

【中图分类】TQ326.9

近年来世界各国都高度重视源于可再生资源的可降解高分子材料的研究开发，以减少固体废弃物并降低高分子材料对石油资源的依赖性[1]。聚乳酸（PLA）是一种合成的脂肪族聚酯类高分子材料，以良好的生物相容性、降解性和生物可吸收性而广泛应用于医疗、药学、农业、包装和服装等领域，尤其在医学方面的应用研究较多，成为生物降解医用材料领域中最受重视的材料之一[2-4]。随着PLA在骨科材料及药物控释制剂等方面的产品开发及性能要求，生物降解速率可控成为PLA研究的热点。本文介绍了聚乳酸的降解机理，对国内外聚乳酸降解性能的研究进行了综述。

聚乳酸是一种合成的脂肪族聚酯，其降解可分为简单水解（酸碱催化）降解和酶催化水解降解。从物理角度看, 有均相和非均相降解。非均相降解指降解反应发生在聚合物表面,而均相降解则是降解发生在聚合物内部。从化学角度看，主要有三种方式降解：①主链降解生成低聚体和单体；②侧链水解生成可溶性主链高分子；③交链点裂解生成可溶性线性高分子。本体侵蚀机理认为聚乳酸降解的主要方式为本体侵蚀，根本原因是聚乳酸分子链上酯键的水解。聚乳酸类聚合物的端羧基（由聚合引入及降解产生）对其水解起催化作用，随着降解的进行，端羧基量增加，降解速率加快，从而产生自催化现象。一般而言，聚乳酸制品的内部降解快于表面降解，这是由于具端羧基的降解产物滞留于样品内，产生自加速效应。

原位法制备聚乳酸／无机纳米复合材料研究进展

郑林萍;李丹;张予东;常海波;张普玉

【摘 要】综述了国内外原位法制备聚乳酸（PLA）／无机纳米复合材料的研究进展，主要包括不同维数的无机纳米填料与PLA的原位复合。着重阐述了原位熔融缩聚法和原位开环聚合法，同时简要介绍了原位沉析法。原位法使无机纳米填料能更好地分散于PLA基体中，用量少，不需要加入其他添加剂也能避免团聚，同时避免了再加工过程中引起的热降解，且制备工艺简单。由于PLA和无机纳米填料界面间的化学键合作用，使得复合材料的热稳定性、玻璃化转变温度（L）、力学性能、降解性能和光学性能等得到了改善，从而拓宽了PLA的应用范围。%The

research progress in nanocomposites of poly(lactic acid)and inorganic

nano-fillers was reviewed in this paper, with technologies of in-situ

polymerization and in-situ precipitation being emphasized. These in-situ

methods overcame the problem of aggregation of the nano- particles. The

inorganic nano-filler was finely dispersed in and strongly interacted with

the polymer matrix so that improved the thermo-stability, glass transition,

mechanical properties, optical performance of the composites. And it

avoided thermal degradation by a fused. The application of the poly(lactic

聚乳酸（PLA）的合成及改性研究

摘 要

介绍聚乳酸(PLA）的基本性质、合成方法及应用范围。综述了国内外PLA的改性研究及目前有关PLA性能改进的方法.概括了PLA在合成改性中需要注意的问题，展望了PLA的发展前景：不断改进、简化和缩短PLA的合成工艺;用新材料、新方法对PLA进行改性，开发出新用途、高性能的PLA材料是PLA的研究方向。

关键词：聚乳酸 合成 改性

前 言

聚乳酸（PLA）是一种以可再生生物资源为原料的生物基高分子，具有良好的生物降解性、生物相容性、较强的机械性能和易加工性。聚乳酸材料的开发和应用,不但可解决环境污染问题，更重要的意义在于为以石油资源为基础的塑料工业开辟了取之不尽的原料资源。

此外,由于它的最终降解产物为二氧化碳和水，可由机体正常的新陈代谢排出体外,是具有广泛应用前景的生物医用高分子材料（如可吸收手术缝合线）、烧伤覆盖物、骨折内固定材料、骨缺损修复材料等。近几年来，有应用到纺织材料、包装材料、结构材料、电子材料、发泡材料等更广泛的领域的研究报道。PLA的应用市场空间和发展潜力巨大,有关它的研究一直是可生物降解高分子材料研究领域的热点。

1、聚乳酸的研究背景

在石油基高分子材料广泛应用的今天，生物基高分子材料因其具有来源不依耐石油、生物相容性好、可生物降解等突出特点越来越受到关注。聚乳酸( PLA) 作为一种可从淀粉分解、发酵制备原料乳酸，再经聚合获得高分子产物的生物基来源、可生物降解高分子材料，具有良好的应用前景。但因聚乳酸性能上存在不足( 韧性差，降解不可控，亲水性差，功能性单一等） ，限制了其更为广泛的应用。

因此，研究人员在其结构及性能的基础上进行了大量的改性研究，采用化学合成、物理共混、材料复合等方法,试图在物理机械性能、生物降解性能、表面

润湿性能以及多功能化等方面有所改善或加强，从而扩展聚乳酸的应用领域。

聚乳酸（PLA)是由人工合成的热塑性脂肪族聚酯。早在20 世纪初，法国人首先用缩聚的方法合成了PLA【1】；在50 年代，美国Dupont 公司用间接的方法制备出了相对分子质量很高的PLA;60 年代初，美国Cyanamid 公司发现,用PLA 做成可吸收的手术缝合线，可克服以往用多肽制备的缝合线所具有的过敏性；70 年代开始合成高分子量的具有旋光性的D 或L 型PLA，用于药物制剂和外科等方面的研究；80 年代以来，为克服PLA 单靠分子量及分子量分布来调节降解速度的局限，PLA 开始向降解塑料方面发展。

不同构型聚乳酸共混体系的立构复合结晶研究进展

余承涛;韩理理;包建娜;谢青;单国荣;包永忠;潘鹏举

【摘 要】左旋聚乳酸（PLLA）和右旋聚乳酸（PDLA）在共混体系中可形成立构复合（sc）结晶，与聚乳酸（PLA）同质结晶材料相比，sc结晶材料具有良好的耐热性和耐化学稳定性。因此，sc结晶是改善PLA综合性能的一种有效手段。但在 PLLA/PDLA 共混体系中，存在各自的同质结晶与两者之间 sc 结晶的竞争，所以制备高耐热 sc 型PLA材料的关键之一是理解其sc结晶的形成条件与机理，进而调控和促进其sc结晶程度。在PLLA/PDLA共混物中，sc 结晶受聚合物化学结构、结晶与加工条件等诸多因素影响，其影响规律和机理较复杂。根据

PLLA/PDLA共混物sc结晶行为影响因素的不同，从聚合物分子量、立构规整性、共混比例、分子链拓扑结构、结晶方式与条件、加工助剂和其他组分加入6个方面出发，详细综述了PLLA/PDLA共混物sc结晶及其sc材料制备的研究进展，以期为高耐热生物基PLA材料的加工制备提供指导。%Poly(L-lactic acid) (PLLA)

and poly(D-lactic acid) (PDLA) can form stereocomplex (sc) crystallites in

their racemic blends. Compared to the homocrystalline poly(lactic acid)

(PLA), sc-type PLA has much better heat and chemical resistances.

Therefore, sc crystallization of PLA has been an effective method to

improve its physical properties. However, the formations of homo and sc

江南大学科技成果——废弃稻麦秸秆、棉秆皮资源化利用

成果简介

项目采用蒸汽闪爆预处理、碱处理与生物酶等技术相结合的方法，来处理稻麦秸秆、棉秆皮等农副产品和废弃物，从中提取新型天然纤维素纤维。已开发出可用于复合材料工业的稻秆/麦秆纤维、可用于纺织工业的棉秆皮纤维。使用这些纤维为原料，开发了麦草纤维/聚乳酸复合材料、棉秆皮纤维/聚丙烯复合材料及棉秆皮纤维混纺纱线、棉秆皮纤维过滤材料等小试样品。

关键技术

项目突破的关键技术：蒸汽闪爆秸秆关键技术、蒸汽闪爆预处理与碱处理结合法制备秸秆纤维关键技术、蒸汽闪爆预处理与生物酶结合法制备秸秆纤维关键技术，以及秸秆纤维生态复合材料制备关键技术。

蒸汽闪爆技术是近年来发展较快的制备微米级材料新技术，以处理时间短、化学品用量少等优点而引起人们的重视。项目根据棉秆皮及其所制备纤维的用途，深入研究了蒸汽闪爆、蒸汽闪爆预处理与碱处理结合法、蒸汽闪爆预处理与生物酶结合法对秸秆纤维中纤维素、木质素、半纤维素的分离作用机理并优化分离条件，研制出适合后续各行业工艺要求的秸秆纤维。项目采用秸秆纤维为增强纤维，以聚丙烯、聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯等为基体研制出了复合材料。

知识产权情况 获得授权专利3项，申请发明专利7项。

项目成熟度 现处于试生产阶段 合作方式 合作开发