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『改性为王,性能至上』畅谈聚乳酸崛起之路

已有 998 次阅读 2019-11-29 09:59 |个人分类:生物基|系统分类:观点评述| 生物基, 聚乳酸, PLA, 可降解, 改性

2019年,全球及中国聚乳酸(PLA)项目正在如火如荼的规划或建设中,PLA能否可堪大用,既要用得起,也要用得好,一半取决于其改性后性能和成本的变化,本次小编给大家介绍一下PLA常用的改性方法

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单从性能方面来说,PLA韧性差,质地硬脆,弹性和柔性不足,耐热性差,强度和模量有限,降解速度不稳定,单纯的PLA不太适合应用到对力学性能要求高且稳定的场合,此外PLA的加工窗口比较窄,在加工温度下容易发生降解,所以大大降低了PLA制品的性能。改性主要是克服韧性差、质地硬脆、不耐热的缺陷,并尽可能降低成本,改善力学性能和加工性能。PLA常用的改性方法主要分为物理法和化学法,具体如下。


物理改性


物理改性主要是基于材料共混改性完成的。共混改性是在保持聚合物原有优良性能的前提下,有针对性地对某些有缺陷的物理机械性能进行改进,同时使生产成本降低,工艺比较方便和实惠,是目前应用最广泛的改性方法。


常用的共混方法是熔融共混,根据共混组分的类型不同,PLA共混体系可大致分为增塑剂共混、成核剂共混、无机填料共混、天然纤维共混以及其他可降解材料共混等








化学改性

化学改性是将活性基团或单体以共价键的形式与PLA结合,结合力相对较强,包括共聚改性、扩链改性、接枝改性、交联改性等。





一表看懂相关改性方法

改性方法

添加成分

 

 

物理改性

 

 

共混改性

 

增塑剂:乙二醇PEG、乙酰柠檬酸三正丁酯ATBC、异山梨醇、腰果酚乙酸酯、邻苯二甲酸酯等

成核剂:苯磺酸钾、纤维素纳米晶体

无机填料:高岭土、蒙脱土、碳酸钙、羟基磷灰石等

天然纤维:纤维素、木粉、椰壳等

其他生物基材料:聚己内酯PCL、PBS、PBAT、淀粉等

 

化学改性

共聚改性

羟脯氨酸等

扩链改性

扩链剂:苯乙烯/丙烯酸环氧共聚物、过氧化月桂酸、二噁唑啉对聚酯等

接枝改性

胶原蛋白、衣康酸酐、顺丁烯二酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、淀粉等

交联改性

异氰酸酯等


综合来看

到目前为止

PLA主要的改性方法有物理共混改性和化学共聚改性,使用这两种方法可以得到不同的PLA复合材料。物理共混改性的原料很多,并且操作简单,化学改性能有效设计合成,但其过程繁琐并且成本较物理改性要高出很多,从产业化角度来看,物理共混改性比如符合市场需求。能否找到价格更低、来源更加广泛的填料,研究发现更多的合成路径,找到新的方法得到综合性能更加优良的PLA复合材料是业内共同追求的目标。


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Mr秋水人家,国内生物基与生物降解材料领域资深研究员





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1 范振英

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