聚乳酸PLA的3种改性方法、6种常用阻燃剂
聚乳酸的优势
(1)原材料丰富(以淀粉含量高的植物为主),可生物降解,对环境友好;
(2)加工性能优越,利于工业加工;
(3)良好的生物相容性,可用于在生物医药等领域;
(4)拥有较高的透明度和光泽度;
(5)对霉菌的生长有着抑制的作用。因此聚乳酸(PLA)在包装、医学等领域有着巨大的应用潜力。
一
聚乳酸改性研究
目前聚乳酸(PLA)的增韧改性方法主要有两种:化学共聚和物理共混
。但是因为化学共聚需要苛刻的实验条件、复杂的实验操作和困难的工业生产,而物理共混仅需要低实验设备、简单的操作,有着较高的经济效率,因此
物理共混更容易实现大规模工业生产
。
共混改性是将乳酸与其他化合物或高分子材料共混
,原理是将含有极性和刚性基团的聚合物引入PLA中来提高聚合物链之间的相互作用,以此来提高材料的性能。共混剂主要是可降解高子材料,因为其它高玻璃化转变温度化合物与高耐热高分子材料不能降解。由于共混改性的操作方法比较简单,因此目前成为PLA改性的主要方法。
增韧改性研究
聚乳酸(PLA)是一种硬而脆的聚合物材料,具有高拉伸强度、低断裂伸长率和低抗冲击性。分子量是决定材料的重要参数,分子量越大,PLA的力学强度越大。Shady将 PLA 的分子量加倍,发现其拉伸模量也加倍,而拉伸强度增加了几倍。薄膜中较高的L型含量导致较高的拉伸强度。Farrer的研究发现,98%的L型PLLA的屈服伸长率高于 94%的 L形 PLLA,94%的 L-型PLLA断裂伸长率是98%的L-形PLLA的7倍,这表明94%的L-PLLA更具塑性。
但是当PLLA用作塑料薄膜时,其脆性使其不切实际。PLLA的旋光纯度与产品的性能密切相关,纯PLLA结晶度在60%左右,熔点为180°C,玻璃化转变温度为60°C,拉伸强度高于60MPa,拉伸模量大于 3GPa,断裂伸长率约为 3~6%,呈现刚性和易脆性断裂等特点。
为改善PLLA的脆性,共混改性是最有效的途径之一。覃宇悦等将天然植物抗菌精油如丁香精油、肉桂精油、茴香精油和柠檬草精油等质量分数为 2%-10%的天然植物抗菌精华油添加到PLA中,然后与聚三亚甲基碳酸酚共混,制备的聚乳酸共混膜的拉伸强度可达11-27MPa,断裂伸长率可达120%-200%。对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率分别超过90%和95%。它是一种高性能抗菌包装材料。
阻隔改性研究
聚乳酸(PLA)对水蒸气、氧气、二氧化碳和氮气的阻隔性都较低,不使用于对阻隔性要求高的食品包装。但其良好的透气性和稳定水蒸气渗透性恰好符合果蔬气调包装的标准。为了研究 PLLA对气体的阻隔性,Auras等测得 PLLA薄膜的水蒸气渗透系数降低到 1.34×10-11g.m/m2.s.Pa。
将壳聚糖/纳米粘土的共混物涂覆在PLLA表面,单位时间氧气透过量由 736cc/m2.d降低为4cc/m2.24h,水蒸气透过率也从556g/m²•24h降到 431g/m2.24h。同时,D-乳酸的含量对PLLA膜的透气性也有一定影响。少量D-乳酸的存在可以促进PLLA分子规则结构的形成。分子链排列更加有序,PLLA的透气性将降低。
透明改性研究
PLA具有其他可降解塑料少有的透明度和光泽度,与玻....
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