聚乳酸复合材料
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生物降解聚乳酸共混复合材料的研究进展摘要:聚乳酸(PLA)是具有生物相容性和生物相容性的高分子材料,一般是由乳酸直接缩聚或丙交酯间接开环聚合成的脂肪族聚酯。
但由于本身的疏水性、脆性及韧性差、降解周期难以控制和合成成本高等缺点,限制了PLA的大范围应用及生产,故需要各种无机、有机材料对其共混改性。
合成可完全生物降解的聚乳酸共混复合材料,成为目前的研究热点。
本文介绍了近几年的PLA共混复合材料,并综述了其研究进展及对其进行了未来的展望。
关键词:聚乳酸共混复合可生物降解目前,全世界塑料年产量已经超过2亿t,相应的塑料废弃物也逐年增加,严重污染环境。
减少废塑料污染的方法之一是使用在自然界无论生物体内外都可以自然降解,不会造成环境污染的生物降解材料。
聚乳酸就是一种可生物降解材料。
聚乳酸的熔点为178℃,玻璃化温度为59℃,透明性与PS(聚苯乙烯)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)相似,为一种燃烧热小的结晶聚合物,具有较好的结晶性能及与PET相近的拉伸强度与弹性。
由于聚乳酸侧链上含有甲基,因此疏水性强,加水分解速度相对较慢。
聚乳酸双向拉伸后透光率为94%,具有优良的表面光泽性和透明性,很高的刚性,良好的低温热封性、抗油性和耐润滑侵蚀性。
[2]但是,由于PLA树脂的结晶速率慢,制品收缩率大,本身质脆等缺点,应用受到限制。
利用各种无机或有机材料对其进行共混改性,可以扩展PLA的应用范围。
本文介绍的是可生物降解PLA共混体系,主要包括PLA/无机填料体系、PLA/有机填料体系、PLA/生物降解高分子合金等三大类。
1、含无机填料的PLA基复合体系1、1PLA/磷酸盐类无机钙质复合材料[3]与PLA进行共混改性的磷酸盐类无机钙质材料,主要有羟基磷灰石(HA),磷酸三钙( TCP)和聚磷酸钙纤维(CPPF)三种。
HA是人体骨骼的基本成分,具有极好的生物活性。
但是,HA缺乏力学强度,需要与PLA进行复合提高其力学性能[3]。
甘蔗纤维增强聚乳酸复合材料的应用领域随着环保意识的提高和可持续发展的理念日益深入人心,生物基复合材料作为一种环保、可再生资源得到了广泛关注。
甘蔗纤维增强聚乳酸复合材料作为生物基复合材料的一种,具有较好的性能和应用前景。
本文将从以下几个方面论述甘蔗纤维增强聚乳酸复合材料的应用领域。
一、甘蔗纤维增强聚乳酸复合材料的制备方法甘蔗纤维增强聚乳酸复合材料的制备方法通常包括预处理、增强剂掺杂、挤出成型等步骤。
首先对甘蔗纤维进行表面处理和改性,以提高其与聚乳酸基体的相容性和增强效果;然后将处理后的甘蔗纤维与聚乳酸树脂进行混合,加入助剂,通过挤出成型或注塑等工艺形成复合材料制品。
二、甘蔗纤维增强聚乳酸复合材料的性能特点1.力学性能:甘蔗纤维增强聚乳酸复合材料具有良好的抗拉伸、抗弯曲、抗冲击等力学性能,强度和刚度较高,符合工程材料的要求。
2.耐热性能:甘蔗纤维增强聚乳酸复合材料具有良好的耐热性能,能够在一定温度范围内保持较好的力学性能和稳定性。
3.生物降解性:作为生物基复合材料,甘蔗纤维增强聚乳酸复合材料具有良好的生物降解性能,符合环保要求。
三、甘蔗纤维增强聚乳酸复合材料的应用领域1.包装领域:甘蔗纤维增强聚乳酸复合材料可用于食品包装、日用品包装等领域,具有良好的机械性能和生物降解性,符合包装材料对环保、安全的要求。
2.汽车零部件:甘蔗纤维增强聚乳酸复合材料可用于汽车内饰件、外观件等零部件的制造,具有良好的机械性能和耐热性能,符合汽车行业对轻量化、绿色材料的需求。
3.建筑领域:甘蔗纤维增强聚乳酸复合材料可以应用于建筑模板、装饰材料等领域,具有良好的力学性能和稳定性,能够满足建筑材料的使用要求。
甘蔗纤维增强聚乳酸复合材料具有较好的应用前景,具体应用领域还有待进一步拓展和研究。
随着技术的不断进步和生物基材料领域的发展,相信甘蔗纤维增强聚乳酸复合材料将在更多领域得到应用,并为推动绿色制造和可持续发展做出贡献。
四、甘蔗纤维增强聚乳酸复合材料的未来发展方向随着人们对环境保护意识的不断提高以及可持续发展理念的深入人心,生物基复合材料作为一种环保、可再生资源,受到了越来越多的关注。
蚕丝织物增强聚乳酸复合材料的制备及其性能研究蚕丝是一种优质的天然蛋白纤维,具有良好的柔软性、透气性和吸湿性,被广泛用于纺织品的制作。
而聚乳酸(PLA)是一种生物可降解的高分子材料,具有优良的生物相容性和可塑性,被广泛应用于生物医用材料和包装材料领域。
蚕丝和聚乳酸各自具有独特的优势,因此将二者复合制备成一种新型材料,可以通过相互增强,从而得到具有良好性能的复合材料。
本文将对蚕丝织物增强聚乳酸复合材料的制备及其性能进行研究,为开发新型生物可降解材料提供参考。
1. 材料准备实验中所用到的材料主要包括蚕丝织物和聚乳酸。
蚕丝织物经过清洗、烘干和切割成适当尺寸的蚕丝片;聚乳酸颗粒经过干燥处理,以去除其中的水分和杂质。
2. 复合材料制备首先将蚕丝片用乙醇进行表面处理,去除表面油脂和杂质,然后将其与聚乳酸颗粒按一定比例混合均匀。
接着,将混合物放入注塑机中,利用高温和高压将其制备成片状或块状的复合材料。
3. 处理工艺在制备复合材料的过程中,需要对工艺条件进行调控,包括温度、压力和时间等参数的选择,以确保复合材料的均匀性和稳定性。
还需要对复合材料进行后续的退火处理,以消除内部残余应力,提高材料的强度和韧性。
1. 结构表征利用扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的断面进行观察和分析,以了解蚕丝与聚乳酸的界面结合情况及分布状态。
利用X射线衍射仪(XRD)对复合材料的晶体结构进行表征,以确定复合材料的结晶度和结晶型态。
2. 力学性能测试利用万能材料试验机对复合材料进行拉伸、弯曲和压缩等力学性能测试,得到其强度、弹性模量和断裂韧性等性能参数。
还可以进行动态力学分析(DMA)和冲击性能测试,以全面了解复合材料的力学性能。
3. 热性能测试利用热重分析仪(TGA)对复合材料的热稳定性和热分解行为进行测试,以确定复合材料的热稳定温度和热分解特性。
还可以进行差示扫描量热仪(DSC)测试,以了解复合材料的热熔结晶行为和玻璃化转变温度等参数。
聚乳酸(PLA)是一种可完全生物降解的聚酯类高分子材料,由乳酸缩聚制得。
其生产原料乳酸是一种天然有机酸,由可再生生物质资源中获得的糖通过发酵产生,其降解产物为二氧化碳和水,能够通过植物光合作用在自然界中实现绿色循环。
目前聚乳酸已被公认为最有前途的新型生态材料,其生产原料乳酸是一种天然有机酸,由可再生生物质资源中获得的糖通过发酵产生,其降解产物为二氧化碳和水,能够通过植物光合作用在自然界中实现绿色循环。
聚乳酸的第一代原料是玉米,其可溯源为:玉米一>淀粉一>糖一>乳酸一>聚乳酸。
只要含有淀粉、纤维素与半纤维素的天然生物质原料,都可用来生产乳酸,再经聚合生产聚乳酸。
为避免“与人争粮、与粮争地”,也可采用非粮作物(如木薯)作为原料,甚至稻草、秸秆等农业废弃物为原料来生产乳酸,进而生产聚乳酸。
此外,关于聚乳酸材料配方的问题,以一种可降解聚乳酸复合材料配方为例,其原料包括聚乳酸树脂、植物纤维、木棉纤维、聚乳酸粒子、海藻纤维、玻璃纤维、抗氧剂、润滑剂、成核剂和增韧剂等。
这种配方的环保性能好,制作工艺简单。