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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。
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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GMT+8, 2024-11-22 13:11
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