聚乳酸聚酯共混体系熔体流变性能研究于翔
聚乳酸／聚酯共混体系熔体流变性能研究＊
于 翔，李静静，王延伟
（河南工程学院材料与化学工程学院，郑州４５０００７
）摘要 对聚酯与聚乳酸共混体系的相容性及熔体流变性能进行了研究。首先制备不同比例的ＰＥＴ／ＰＬＡ共混体系，并利用示差扫描量热仪（ＤＳＣ）研究共混体系的相容性，发现ｍ（ＰＬＡ）／ｍ（ＰＥＴ）在２０％以内时相容性较好。而后利用毛细管流变仪研究了不同温度、不同剪切速率下共混体系的熔体流变性能，发现随ＰＬＡ含量的增大，非牛顿指数先增加后减小，且在ｍ（ＰＬＡ）／ｍ（ＰＥＴ）＝１０％时出现极大值；黏流活化能则随ＰＬＡ含量的增大而降低；另外当ｍ（ＰＬＡ）／ｍ（ＰＥＴ）＝１０％时的共混体系可纺性较好。
关键词 聚对苯二甲酸乙二醇酯 聚乳酸 熔体流变性 非牛顿指数 黏流活化能 结构黏度指数中图分类号：Ｏ０６３ 文献标识码：Ａ
Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｅｌｔ Ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｐｒｏｐ
ｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＰＥＴ ａｎｄ ＰＬＡ ＢｌｅｎｄｓＹＵ Ｘｉａｎｇ
，ＬＩ Ｊｉｎｇｊｉｎｇ，ＷＡＮＧ Ｙａｎｗｅｉ（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｎａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５０００７）Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｍｅｌｔ ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＰＥＴ ａｎｄ ＰＬＡ ｂｌｅｎｄｓ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｉｎ ｐａｒｔｉｃｕ－ｌａｒ，ｔｈｅ ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ＰＥＴ ａｎｄ ＰＬＡ ｗａｓ ｆｕｌｌｙ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｕｓｉｎｇ ＤＳＣ，ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅｌｔ ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｗａｓ ａｎａ－ｌｙｚｅｄ ｂｙ
ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｒｈｅｏｍｅｔｅｒ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｓｈｅａｒ ｒａｔｅｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｆｉｒｓｔｌｙ，ＰＥＴ ａｎｄ ＰＬＡｐｏｓｓｅｓｓ ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ ｔｏ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｅｘｔｅｎｔ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ａｓ ｔｈｅ ｍ（ＰＬＡ）／ｍ（ＰＥＴ）ｉｓ ｌｏｗｅｒ ｔｈａｎ ２０％．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅ ｎｏｎ－Ｎｅｗｔｏｎｉａｎ ｉｎｄｅｘ ｆｉｒｓｔ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ＰＬＡ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ａｐｐｅａｒｓ ｗｈｅｎｍ（ＰＬＡ）／ｍ（ＰＥＴ）＝１０％．Ｔｈｅ ｖｉｓｃｏｕｓ ｆｌｏｗ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙ
ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ＰＬＡ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅｂｌｅｎｄｓ．Ｔｈｉｒｄｌｙ
，ｗｈｅｎ ｍ（ＰＬＡ）／ｍ（ＰＥＴ）＝１０％，ｔｈｅ ｂｌｅｎｄｓ ｈａｖｅ ｂｅｔｔｅｒ ｓｐｉｎｎａｂｉｌｉｔｙ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ（ＰＥＴ），ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ ａｃｉｄ（ＰＬＡ），ｍｅｌｔ ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ，ｎｏｎ－Ｎｅｗｔｏ－ｎｉａｎ ｉｎｄｅｘ，ｖｉｓｃｏｕｓ ｆｌｏｗ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙ
，ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｖｉｓｃｏｕｓ ｉｎｄｅｘ ＊河南省科技厅重点攻关项目（
０８２１０２２８０００２） 于翔：男，１９７９年生，讲师，博士 Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｘｐｏｌｙ
ｍｅｒ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ 开发可生物降解高分子材料（
如ＰＬＡ、ＰＢＳ等），不仅可以缓解石油危机，还可以解决废弃塑料对环境造成的污染，
从而起到保护环境的作用［
１］
。目前研究较多的生物降解高分子材料是脂肪族聚酯［
２］
，如ＰＬＡ、ＰＣＬ、ＰＢＳ、ＰＨＡ等。因为其主链中含有易水解的酯键，且分子链柔顺，很容易在微生物的作用下借助酶的催化而发生降解。但脂肪族聚酯在使用过程中暴露出的诸多
缺陷（如熔点低、力学性能差、成本高等）［３］
，限制了其作为材
料的推广使用。与之不同，芳香族聚酯则具有热性能稳定、力学性能优良、价格低廉等优势，但使用后较难降解，极耐微生物侵蚀。利用共混的方法，可使两类材料取长补短，相得
益彰。聚乳酸（ＰＬＡ）是一种可完全降解的环境友好材料［４］
，同时也是绿色生态高分子材料［５－９］
，被认为是替代石油基塑
料最具潜力的产品
［１０，１１］
，并且ＰＬＡ具有良好的生物相容性
和生物降解性［１２］
，将其与聚酯共混后可改善聚酯的可降解能
力。可降解聚酯既能在使用时发挥聚酯本身的优良性能，又
不会在废弃时给环境带来污染［
１３］
。聚合物的流变性一直以来都是高分子物理领域研究的
热点，但聚合物流变学仅有数十年的发展历史，对很多方面只有初步的认识，特别是共混体系的熔体流变性能。对于
ＰＥＴ熔体流变的研究报道较多，
如崔宁等［１４］
利用Ｈａｋｋｅ流变仪以连续的方法模拟熔体在挤出喷丝孔时的流变行为，并
研究了ＰＥＴ熔体从毛细孔挤出时的流动活化能、表观黏度等流变性质。结果表明，聚酯在熔融状态下表现出假塑性流体的性质，表观黏度随剪切速率的提高而降低；其流动活化能随剪切速率的提高而降低，而在低剪切区域和高温下表现出趋向于牛顿流体的行为。不过，对ＰＥＴ／ＰＬＡ共混体系的熔体流变研究至今未见文献报道。
１ 实验
１．１ 实验样品
ＰＥＴ：粒料，特性黏度（０．８５±０．０２）ｄＬ／ｇ
，碳酸瓶级聚酯切片，江苏三房巷集团有限公司；Ｌ－型聚乳酸（
ＰＬＬＡ）：粒料，分子量２．５×１０
５
，吹膜级，宁波环球塑料制品有限公司。１．２ 实验仪器
（１
）双螺杆挤出机：武汉市瑞鸣塑料机械制造公司，·
９５·聚乳酸／聚酯共混体系熔体流变性能研究／于 翔等
聚乳酸的研究进展
聚乳酸的研究进展 摘要：聚乳酸(Poly(lactic acid),PLA)是一种由可再生植物资源如谷物或植物秸秆发酵得到的乳酸经过化学合成制备的生物降解高分子。聚乳酸无毒、无刺激性,具有优良的可生物降解性、生物相容性和力学性能,并可采用传统方法成型加工,因此,聚乳酸替代现有的一些通用石油基塑料己成为必然趋势。由于聚乳酸自身强度、脆性、阻透性、耐热性等方面的缺陷限制了其应用范围,因而,增强改性聚乳酸己成为目前聚乳酸研究的热点和重点之一。本文综述了聚乳酸的研究进展，以改性为中心。 关键词：聚乳酸改性合成方法生物降解 引言 天然高分子材料更具有完全生物降解性，但是它的热学、力学性能差，不能满足工程材料的性能要求，因此目前的研究方向是通过天然高分子改性，得到有使用价值的天然高分子降解塑料。1780年,瑞典化学家Carl Wilheim Scheele 首先发现乳酸(Lactic acid ,LA)之后,对LA进一步研究发现,在大自然中其可作为糖类代谢的产物存在。乳酸即2—羟基丙酸,是具有不对称碳原子的最小分子之一,其存在L-乳酸(LLA)和D—乳酸(DLA)两种立体异构体。LA的生产主要以发酵法为主,一般采用玉米、小麦等淀粉或牛乳为原料,由微生物将其转化为LLA，由于人体只具有分解LLA的酶,故LLA比DLA或DLLA在生物可降解材料的应用上有独到之处。 上世纪50年代就开始了PLA的合成及应用研究上世纪70年代通过开环聚合合成了高分子量的聚乳酸并用于药物制剂及外科手术的研究上世纪80到90年代组织工程学的兴起更加推动了对PLA及其共聚物材料的研究。目前国内外对的研究主要集中在两个方面（1）合成不同结构的聚合物材料主要是采用共聚、共混等手段合成不同结构的材料；（2）催化体系的研究。 1 PLA的结构和性能
聚乳酸化学改性
聚乳酸化学改性的研究 摘要为了改善聚乳酸的使用性能，需要将聚乳酸改性，改善其力学性能、耐热性、柔韧性和作为生物材料所需的亲水性、生物相容性等。近年来有许多研究者对聚乳酸的改性进行了大量研究。本文致力于综述各种化学改性的方法如共聚、交联改性、表面改性，并对各种方法进行分析。 关键词聚乳酸化学改性共聚表面改性 0引言 合成聚乳酸的原料来自可再生的农副产品，而且聚乳酸本身可以生物降解、有较好生物相容性，因此聚乳酸在通用材料特别是一次性材料和生物材料等方面有较好的应用前景。然而聚乳酸的韧性、强度等力学性能和耐热性较差，同时亲水性不高、生物相容性还不能满足作为生物材料的许多要求，因此近年来许多研究者从化学改性、物理改性、复合改性方面进行了大量研究。而本文将从最有效的改性手段之一-化学改性的进展进行诉述和分析。 共聚改性 共聚改性是指将乳酸和其他单体按一定比例进行共聚，以此改善聚乳酸某些性能。 1.1任建敏等【1】分别研究了聚乳酸与聚乙二醇改性聚乳酸的体外降解特性，通过测定分子量和重量在pH7.4的磷酸盐缓冲液中的变化表征它们的体外降解特性。结果表明，聚乙二醇改性聚乳酸开始降解的时间早于聚乳酸，在相同时间内，前者的重量下降也较后者明显。他们提到这些材料的降解与水引起酯基水解有关，降解较快表明亲水性更好，所以聚乙二醇改性聚乳酸亲水性优于聚乳酸，这使得它可能是蛋白抗原等亲水性药物的缓释载体材料。而乙二醇的比例应该与亲水程度有关，因此研究乙二醇的比例与降解速率的关系对满足不同的缓释效果有重大的意义。樊国栋等【2】就对在共聚物中PEG分子量对亲水性能的影响进行了研究，结果表明PEG聚合度为８００时亲水性最好，水在其表面的接触角为63。 1.2马来酸酐改性聚乳酸指将乳酸和马来酸酐进行共聚而得到的共聚物。许多研究证明了马来酸酐可以改性聚乳酸的亲水性和力学性能。程艳玲和龚平【3】在不同的pH值的环境下研究了聚乳酸和马来酸酐改性聚乳酸的降解性能，结果表明聚乳酸在碱性环境中降解更快，而在酸性环境中马来酸酐改性聚乳酸降解更快。曹雪波等【4】研究了马来酸酐改性聚乳酸的力学性能，结果显示其压缩强度和压缩模量均优于未改性的聚乳酸。作为生物材料，经常需要更好的力学性能，因此马来酸酐改性聚乳酸在作为组织工程支架材料方面有更好的优势。当然，力学性能改性也能改善聚乳酸作为环保材料的力学性能要求。曹雪波等【5】还研究了大鼠成骨细胞在聚乳酸、马来酸酐改性聚乳酸表面的粘附性能。他们的实验表明:与玻璃材料相比，成骨细胞在聚乳酸表面的粘附力有较大的提升，而在马来酸酐改性聚乳酸表面的粘附力更是提升了近两倍。这体现了马来酸酐改性聚乳酸对成骨细胞有较好的亲和力。马来酸酐改性聚乳酸相比聚乳酸有更好的亲水性、力学性能和细胞粘附力，这体现它可能在组织工程材料方面有一定的应用前景。 同时，聚乳酸降解会产生乳酸，这将会导致机体不良反应，因此再次改性消除这种效应对于最终的成功应用是不可或缺的。为此，罗彦风等【6】合成了基于马来酸酐改性聚乳酸和丁二胺的新型改性聚乳酸BMPLA。他们测定了BMPLA在12周内降解过程中pH的变化，结果表明降解过程中未出现pH快速下降的现象，没有表现酸致自加速特征。丁二胺上的氨基有效地改善了降解产生的酸导致的pH变化，同时阻止了酸催化降解的加速效应。不仅如此，他们还测定了水接触角，发现这种新型改性聚乳酸相比于聚乳酸和马来酸酐改性，其亲水性有了很大的改性。这可能与氨基与水形成了氢键有关。优良的细胞亲和性和降解行为，使得马来酸酐、丁二胺改性聚乳酸在组织工程支架上有良好的应用前景。
完全生物降解材料聚乳酸的改性及应用
完全生物降解材料聚乳酸的改性及应用 1、聚乳酸 聚乳酸(PLA)是一种具有优良的生物相容性和可生物降解性的合成高分子材料。PLA这种线型热塑性生物可降解脂肪族聚酯是以玉米、小麦、木薯等一些植物中提取的淀粉为最初原料,经过酶分解得到葡萄糖,再经过乳酸菌发酵后变成乳酸,然后经过化学合成得到高纯度聚乳酸。聚乳酸制品废弃后在土壤或水中,30天内会在微生物、水、酸和碱的作用下彻底分解成CO2和H2O,随后在太阳光合作用下,又成为淀粉的起始原料,不会对环境产生污染,因而是一种完全自然循环型的可生物降解材料。 1.1聚乳酸的制备 目前聚乳酸的生产和制备主要有两条路线:(1)间接法即丙交酯开环聚合法(ROP法);(2)直接聚合法(PC法)。两类方法皆以乳酸为原料。丙交酯开环聚合法是先将乳酸缩聚为低聚物,低聚物在高温、高真空等条件下发生分子内酯交换反应,解聚为乳酸的环状二聚体2丙交酯,丙交酯再开环聚合得到聚乳酸,此方法中要求高纯度的丙交酯。直接法使用高效脱水剂使乳酸或其低聚物分子间脱水,以本体或溶液聚合的方式制备聚乳酸。 1.2聚乳酸的基本性质 由于乳酸具有旋光性,因此对应的聚乳酸有三种:PDLA、PLLA、PDLLA(消旋)。常用易得的是PDLLA和PLLA,分别由乳酸或丙交酯的消旋体、左旋体制得。 聚乳酸(PLA)是一种真正的生物塑料,其无毒、无刺激性,具有良好的生物相容性,可生物分解吸收,强度高,不污染环境,可塑性好,易于加工成型。由于聚乳酸优良的生物相容性,其降解产物能参与人体代谢,已被美国食品医药局(FDA)批准,可用作医用手术缝合线、注射用胶囊、微球及埋植剂等。 同时聚乳酸存在的缺点是:(1)聚乳酸中有大量的酯键,亲水性差,降低了它与其它物质的生物相容性;(2)聚合所得产物的相对分子量分布过宽,聚乳酸本身为线型聚合物,这都使聚乳酸材料的强度往往不能满足要求,脆性高,热变形温度低(0146MPa负荷下为54℃),抗冲击性差;(3)降解周期难以控制;(4)价格太贵,乳酸价格以及聚合工艺决定了PLA的成本较高。这都促使人们对聚乳酸的改性展开深入的研究。
加工流变性能
加工流变性能 橡胶等热塑性高分子材料的加工过程是在黏流化温度Tt附近进行的。高分子熔体受外力作用时，不但有流动，而且有变形。这种流动和变形行为强烈地依赖于高分子的结构和外界条件(例如力、温度、时间等)，这些行为称为流变性。研究加工过程中的流动和变形的科学称为加工流变学。 流体力学认为流体的流动有层流和湍流之分。在流动速度不大时流体的流动是层流，在流动场中，流体的流线有一定的层次，即质点的运动速度分布有一定的层次，这种流动属于稳定(态)流动。当流动速度很大或遇到障碍时，流体的流线紊乱，由层流变为湍流，称不稳定流动。由于高分子的黏度很大，在加工条件下，一般流动较慢，多数情况是稳态流动。但有时出现不稳定流动，是熔体弹性变形引起的，也称弹性湍流，主要表现为弹性效应和熔体破裂等现象。 加工流变性能主要包括材料的流动性和流动中的弹性效应和熔体破裂现象。对材料设计和加工工艺条件的确定有重要意义。 一、稳态流动特征——非牛顿型流动 按质点在流动场中的速度分布，可将流体简单地分为剪切流动和拉伸流动两类。 (一)剪切流动 剪切流动是流体在流动过程中产生横向速度梯度场的一种流动，速度梯度的方向与流动方向相垂直，如图4—117所示意。剪切流动中，在链段运动的带动下大分子链发生平移运动和转动。橡胶加工中的开炼、密炼、挤出、压延等工艺均是在剪切流动中实现的。在稳态剪切流动中，通常用两个基本参数即切应力(r)和切变速率(y)表征，根据r和y的关系，分为牛顿型流动和非牛顿型流动。
与切变速率呈正比： 式中， 称为黏度系数或牛顿黏度，简称黏度，是与温度和压力有关的材料常数，单位为帕·秒(Pa·S)。 呈牛顿型流动的流体为牛顿流体，是最典型、最基本的流体。低分子物质大都属于牛顿流体。高分子稀溶液和在很低切变速率下的高分子熔体可以近似简化为牛顿流体。 黏度是分子内摩擦的宏观量度。黏度大表示流动时阻力大，即流动性差；黏度小表示流 动性好。顺便提一下．由于力场的形式不同，呈现出不同的流动类型，内摩擦的变化也不同，故存在不同形式的黏度。在剪切流动中的黏度称为剪切黏度，在拉伸流动中的黏度称为拉伸黏度，在交变力场中的流动，其黏度称为复合黏度。在查阅文献时应注意它们的不同及 相关性。
水刺非织造布专用高亲水涤纶短纤维性能的研究
水刺非织造布专用涤纶短纤维性能的研究 摘要:分析了普通棉型涤纶短纤维、水刺专用一般亲水涤纶短纤维、水刺专用高亲水涤纶短纤维的结构和性能,研究表明亲水处理对水刺专用涤纶短纤维的表面形态、摩擦性能、比电阻、吸湿性能等有较大的改善,介绍了3 种涤纶短纤维在水刺非织造布产品中的应用特点。 0 引言 在水刺非织造布所用原料中, 涤纶短纤维占50 %左右。随着市场竞争的日趋激烈,普通涤纶短纤维和水刺专用一般亲水涤纶短纤维在吸湿和舒适性能方面己经不能满足水刺高档产品的需求。为此,市场上出现了水刺专用高亲水涤纶短纤维。本文对普通棉型涤纶短纤维、水刺专用一般亲水涤纶短纤维、水刺专用高亲水涤纶短纤维的结构和性能进行了分析研究,为进一步开发高性能的水刺专用涤纶短纤维和高亲水涤纶短纤维提供了实验依据。 1 实验部分 1. 1 试样 实验用试样见表1 。 纤维的亲水处理采用表面涂覆亲水油剂的方法,两种油剂都是油剂供应商提供给厂家的专用油剂。上油方法采用浸渍法,即纺丝丝束在拉伸过程中,通过油槽浸渍上油。 表1 三种涤纶纤维性能一览表 涤纶短纤维的亲水油剂是由两种物质组成的一种表面活性剂,其中一种物质是含有亲水基团的水溶性聚合物,另一种物质是将水溶性聚合物交联到纤维大分
子上的交联剂。在亲水过程中,含有亲水性基团的单体在纤维上聚合、交联,以一层薄膜状态固着在纤维表面,从而形成一层连续性的亲水薄膜。亲水薄膜具有一定的导电性,可以提高材料的抗静电性能。亲水整理的实质就是提高非织造材料的表面张力,降低材料与水之间的接触角[1 ] 。 水刺专用的一般亲水涤纶短纤维和水刺专用高亲水涤纶短纤维所使用的油剂分别是日本竹本油剂和日本松本油剂。 1. 2 测试项目与仪器 a) 表面形态:J SM25600LV 扫描电子显微镜; b) 卷曲性能: YG362B 卷曲弹性测试仪,采用GB/ T14338 —2008 标准; c) 摩擦性能: Y151 纤维摩擦系数测定仪; d) 比电阻: YG321 纤维比电阻仪,采用GB/T14342 —2008 标准; e) 强度:L Y206E 电子单纤维强力仪,采用GB/T14337 —2008 标准; f) 回潮率: Y802A 型八篮恒温烘箱,采用GB/T6503 —2008 标准; g) 吸水率和下沉时间:采用EDANA 标准; h) 接触角:OCA40 接触角测量仪。 这些颗粒的出现,一方面由于其带有亲水基团,会增加纤维的吸水速度和吸水量,从而达到亲水改性的目的;另一方面还会明显增加纤维之间的接触点或接触面积,从而增加纤维之间的水刺缠结效果和纤维相对滑移的阻力,提高产品的强度。 经日本竹本油剂和日本松本油剂处理后,涤纶短纤维表面的颗粒变化不同:竹本油剂产生的颗粒细小、稀疏、不明显;松本油剂产生的颗粒清晰明朗、颗粒较多。 油剂对纤维亲水改性效果的不同,对纤维的各项性能也会产生不同的变化,最终也将影响水刺工艺和水刺非织造布的性能。 2. 2 纤维卷曲性能的变化 纤维的卷曲性能不仅对开松、梳理工序有影响,而且对纤维成网的均匀度和水刺加工时的缠结效果有影响。 表2 为3 种涤纶短纤维的卷曲性能指标。涤纶短纤维经过亲水处理之后,纤维的卷曲性能变化不大,可见亲水处理并未改变纤维的卷曲特征。
聚乳酸的合成、改性与应用的研究进展
聚乳酸的合成、改性与应用的研究进展 摘要：本文阐述了聚乳酸（PLA）的基本特征及合成方法，并针对其性能上的缺点，提出了几种具体的改性方法，介绍了可降解生物材料聚乳酸在包装行业、纺织行业及医疗卫生行业的应用前景。 关键词：聚乳酸; 改性; 应用前景 Abstract：This paper describes the polylactic acid (PLA) and the basic characteristics of synthesis methods, and for the performance of its shortcomings, proposed several specific modification method, introduced biodegradable polylactic acid material in the packaging industry, the textile industry and health care prospects of the industry. Key word: Prospects; modified; polylactic acid
1前言 目前，世界高分子材料产量已超过2亿吨，一些不可分解的塑料产品废弃物 也相应增加，它不仅影响了整个城市的美观，更严重的是它会引起环境污染，破 坏生态环境的平衡，影响人类的身体健康。可降解塑料作为一种新型的绿色生物 材料，它可以补充替代石油资源、减少温室气体排放、有利于社会的可持续发展， 因此，生物可降解塑料成为国内外研究的热点。不同于一般石化产品，生产聚乳 酸（PLA ） 的原料主要有玉米、小麦、甘蔗等天然农作物中提取的淀粉。这些淀 粉原料可经过发酵过程制成乳酸，然后通过化学合成法制得PLA ，这样不仅降低 了对石油资源的依赖，也间接降低了原油炼油等过程中氮氧化物及硫氧化物等污 染气体的排放。聚乳酸作为目前产业化最成熟、产量最大、应用最广泛、价格最 低的生物基塑料，是未来最有希望撼动石油基塑料传统地位的降解材料，将成为 生物基塑料的主力军[1]。 2聚乳酸的合成方法 目前合成聚乳酸的方法主要有两种：直接缩聚法和开环聚合法。 2.1直接缩聚法 直接缩聚法也叫一步聚合法，就是把乳酸单体直接缩合。其原理是在脱水剂 存在的条件下，分子中的羧基和羟基受热脱水，直接缩聚成低聚物，然后加入催 化剂，继续加热，最终就会得到分子质量相对较高的聚乳酸。PLA 直接缩聚的反 应式如下： HO C H CH 3C O OH HO C H C OH O CH 3+H 2O n (n-1)n 直接缩聚法的优点是操作简单，成本低，但反应条件要求高，反应时间长， 副产物水难以及时排除，得到的产物相对分子质量低，分布宽，重现性能差。直 接聚合法制得的产物相对分子质量普遍偏低，是因为反应过程中，受到许多影响 因素的影响，在聚合反应末期，聚合熔体的粘度很大，其中的水分很难除去，残 余水分不仅会降低PLA 的相对分子质量，也会影响其整体性能，因此，改善直接 聚合法反应过程中的影响因素，是一个亟待解决的问题。
聚乳酸的基本性质与改性研究
增加其力学强度，同时使降解速度减缓。PLA在高热下不稳定，即使低于熔融温度下加工也会使分子量下降较大。但随分子量升高，材料在加工中的降解速度也会变慢。 PLA具有良好的生物相容性，在生物体内PLA分解成乳酸，经生物酶的分解生成CO2和H2O，从体内排出。临床试验未发现有严重的急性组织反应和毒理反应，但PLLA仍有可能导致一些无菌性炎症反应。如用PLA材料做颧骨固定术后3年会产生无痛的局域肿块，皮下组织也出现降解缓慢的 结晶PLA颗粒，而引发噬菌作用。研究无法确定产生组织反应的真正原因，但PLA降解后产生小颗粒是无菌性炎症反应出现的根本原因。植入部位不同也决定了组织反应类型和强度，植入皮下PLA时炎症发生率偏高，在髓 内固定组织吞噬细胞较少，则反应发生率较低。 PLA是一种完全生物降解的热塑性高分子，具有良好的机械性能，透明性和生物相容性，广泛应用于生物医药行业中。PLA还具有较高的拉伸强度、压缩模量，但PLA还具有取多缺点。具有光学活性的PLA，结晶度较高，降解周期长，脆性大，而消旋PLA强度差，质硬而韧性较差，缺乏柔性和弹性，极易弯曲变形；另外，PLA的化学结构缺乏反应性官能基团，也不具有亲水性，降解速度需要控制。为了改善产品的脆性，调节其生物降解周期，更好地拓宽其应用面，各国研究者纷纷致力于PLA的改性事业。通过对PLA进行增塑、共聚、共混、分子修饰、复合等改性方法可实现对PLA的降解性能、亲水性及力学性能的改进，还可获得成本低廉的产品，从而更好地满足在医
学领域或环保方面的应用需求。 1.2 PLA热力学特性 PLA中碳原子为手性碳原子，因此PLA可分为左旋、右旋和内消旋等种类。其中非立体异构PLA的玻璃化转变温度由共聚单体的性能和聚合度决定。PLA立体异构体共聚物的Tg一般在60℃，与乳酸含量多少无关。 PLA的熔点与聚合物的分子量大小、光纯度、结晶程度等有关。共聚单体纯度也影响合成PLA的熔点。一般情况下，光纯度较高的PLLA的熔点较高，可到180℃，随D型乳酸增大后，合成的内消旋PLA的熔点有明显下降趋势，比如当内消旋异构体含量为2%，Tm下降至160℃，含量升至15%时，熔点降低至127℃。 但当PLLA和PDLA以1:1的比例混合后,形成外消旋PLA,其熔点可提高至230℃。因为混合物中PLLA和PDLA之间发生明显的立体络合，无定形区的链节之间之间相互作用导致该区域高密度的链堆砌，结构更加紧密，导致Tg升高。 1.3 PLA的热稳定性 同PET一样，由于PLA分子链中主要为羟基和羧基脱水缩合形成的酯键，化学活化能低，在高温下易发生化学键断裂反应，使分子量降低。特别是在有水分子存在的情况下，易发生水解反应，使PLA降解速度加快。有实验显示PLA在干燥条件下起始失重温度为285℃，但未经干燥的PLA的起始失重温度降低至260℃。因此在生产过程中水分对PLA的影响不可忽视，
高性能纤维公司要览
高性能纤维公司要览 高性能纤维公司是全球领先的高强力聚酯纤维、工业尼龙6纤维、工程织物、缝纫线及其它先进材料的供应商。其产品应用行业广泛，包括能源、环境、建筑设计、运输、生活和休闲、安全保护及其他商业和工业领域。 高性能纤维公司是一家跨国制造企业，在全球三大洲都有生产基地。该公司在北美、欧洲和亚洲都有销售、市场、技术和应用支持及制造基地。 及行业领先的销售和市场营销，这一切成就了公司与全世界市场领先的制造商所形成的长期的、卓越的客户关系。高性能纤维公司致力于通过其全球布局、技术实力、资深的纤维行业经验及对增长的承诺来帮助每一位客户获得成功。 高性能纤维公司拥有悠久的技术领先历史。该公司率先开发了尺寸稳定型聚酯纤维，将其应用于轮胎骨架材料。经过不断的技术 创新，研发了更多的纤维、织物产品及其他材料，包括PenTec? 纤 维, Beltec?纤维和1H75纤维。
产品组合 概况：本公司的产品用途广泛，包括缝纫线、轮胎、安全带、织网和宽幅织物及深海固定缆所需的帆布和绳索。以下为细分市场类别、产品及应用。 汽车安全： 多年以来，本公司一直走在汽车安全的前沿，是主要的聚酯纤维开发商和供应商。这些聚酯纤维应用于汽车安全带、安全气囊、侧面气囊及气囊的充气管。这些产品是车辆安全防护系统的必要部件。 涂层纤维和织物： 本公司纤维和油剂技术的应用范围广泛，能满足宽幅和窄幅织物、绳索及涂层纤维和织物的性能需求，其具体的终端应用包括海洋用布、风帆布、屋顶材料、遮阳布、雨篷、室内装潢材料、家具、帐篷、防水布及套管。 工程骨架材料： 本公司的工程骨架型纤维产品种类多样，为广泛的终端客户保持工艺稳定，包括汽车动力传动和同步带、工业及商业传送带、三角带和多楔带、重型及轻型输水软管和一般的液压软管、工业管材、高应力汽车软管及气垫。 土工织物和土工格栅： 本公司生产应用于土工织物和土工格栅的高强力聚酯纤维为在工程的全过程中保护脆弱的环境提供解决方案。产品应用包括护墙、海岸线保护、道路建设、住宅和商用建筑、淤泥防漏、环境美化及排污和水土流失控制。 窄幅织物： 窄幅织物用途广泛，涵盖货物束缚带、吊装带、牵引带、压敏胶带、行李箱、动物束缚带和管线集束带。为满足上述产品的需求，本公司制造的高强力纤维具有耐久性、染色性、良好的拉伸强度、低伸长及抗磨损性能。 深海固定缆： 本公司为深海固定缆设计的纤维的特点是降低了重量/强度比例，更易于增加钻井平台在深海中的装载量。固定缆特别设计的纤维模量能起到缓冲作用，帮助更好地控制停泊定位，同时，其低蠕变性有利于平台位置预测。SeaGard?油剂能帮助客户制造具有出色的抗潮湿、抗磨损性能的产品，使其在严酷的咸水环境中能有更长的使用周期。深海固定缆纤维的应用包括石油生产平台所用的深海定位缆、浮式生产储存卸货装置(FPSO)、可移式海上钻井装置（MODUs）。
聚酯纤维在非纤领域的应用
聚酯纤维在非纤领域的应用 发布于:2006-11-27 点击次数:98 聚酯纤维是化纤中的第一大品种。业内认识聚酯，很多是从聚酯纤维开始的。然而，最近几年，聚酯在非纤领域的发展蓬蓬勃勃，有许多新品种是业内人士前所未闻的。日前，记者在涤纶长丝的行业会上对相关信息进行了搜集，不由惊叹聚酯在非纤领域的应用如此广泛。业内公认，聚酯在非纤领域的应用前景将十分广阔，特别是几种新型聚酯产品。 PET改性产品 近几年，关于PET(聚对苯二甲酸乙二酯)改性问题，专家们提出了很多新的研究改性方法和思路，并取得了不少研究成果。但绝大部分仅限于研究，很少投入实际应用。纳米技术用于改性的研究还处于初级阶段，需要进一步探究其机理。今后，PET的改性应向着高性能化、高功能化、高附加值的方向发展，特别要在纳米改性上下功夫，发展特异型新材料。 PBT PBT(聚对苯二甲酸丁二酯)是由高纯度对苯二甲酸(PTA)或对苯二甲酸二甲酯(DMT)与1，4-丁二醇酯化后缩聚形成的线性聚合物。PBT 广泛应用于电子电器部件、光导纤维以及与聚碳酸酯掺混的合金等汽车零部件的生产。国外著名企业如塞拉尼斯、Ticona、日本帝人、东丽公司、拜尔公司等是PBT的主要生产商。我国在上世纪90年代中期
建成了第一条年产2万吨的连续酯化缩聚工艺的PBT生产线。近年来，PBT纤维因其优异的物理和化学性能越来越受到人们的重视，已成为合成纤维领域具有发展前途的差别化纤维之一。 PTT PTT(聚对苯二甲酸丙二酯)也是一种新型聚酯，性能明显优于PET 和PBT。它既克服了PET的刚性，又克服了PBT的柔性，特别是它有优异的回弹性、易染性、抗污性、耐磨性、低吸水性以及良好的色牢度，兼具聚酯和聚酰胺纤维的优点，可制作高度蓬松的BCF纱、复合纤维、地毯、弹力织物、非织造布，适合衣着及多种潜在用途。 PEN PEN(聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯)是一种性能优良的聚合物，分子结构与PET相似，由于分子链含有刚性更大的萘环，其耐热性、气体阻隔性、抗紫外线性、耐水解性、机械强度及制品透明性等方面均优于PET，加之其制造方法与PET相近，因而自问世起即引起了世界各大聚酯厂商的重视，将其作为今后市场开发的重点。自上世纪90年代开始，随着PEN单体工业化的成功，已得到了快速发展。目前，在美、日、德、英等国家，PEN已在工业丝、包装容器、胶片、电气绝缘膜等方面得到了广泛的应用。我国PEN的研发较晚，进展较慢。目前，仅有少数单位进行过PEN的合成和应用研究，尽管距离国际领先水平还有一定的差距，但我国发展PEN拥不少有利条件。 PLA PLA(生物可降解聚乳酸酯)是最理想的聚酯，是一种可生物降解的
聚乳酸的改性研究进展
聚乳酸的改性研究进展 摘要：聚乳酸是一种新型无毒的材料，有较好的生物相容性和生物降解性，是性能优良的绿色高分子材料，本文综述了聚乳酸的改性研究进展，展望了其应用前景。 中国论文网/7/view-12986201.htm Abstract：The polylactic acid was a kind of new non-toxic material，which was biocompatible and biodegradable. It was a fine performance green polymer material. The research progress of the modification of polylactic acid was reviewed. The application prospects of modified polylactic acid were discussed. 关键词：聚乳酸；改性；共聚；共
混；复合 Key words：polylactic acid；modification；coplymerization；blend；composite 中?D分类号：TQ311 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）23-0227-03 0 引言 聚乳酸简称为PLA，因为具有较好的相容性和降解性，所以在医药领域得到了广泛的应用，如生产一次性的点滴用具、美容注射粒子、口腔膜、心脏支架等方面得到了很广的应用。在PLA制备的初期，是由小麦、玉米、麦秆等植物中的淀粉为原料，在催化剂酶的作用下，得到乳酸，在经过一定的化学合成工艺合成得到高浓度的聚乳酸。聚乳酸除了较好的生物可降解性以外，还具良好的机械性能和物理性能。 1 聚乳酸改性的原因 PLA的聚合主要是有两种方法[1]，第一种方法是直接缩聚法，乳酸同时具
聚乳酸的研究进展
聚乳酸的研究进展 摘要 乳酸主要应用于食品保健、医药卫生和工业等方面。聚乳酸是以乳酸为主要原料的聚合物，聚乳酸作为生物可降解材料的一种，对环境友好、无毒害，可应用于组织工程、药物缓释等生物医用材料，以及石油基塑料的替代材料。本文综述了聚乳酸在可降解塑料，纤维，医用材料，农用地膜，和纺织等领域的应用，并对其发展方向进行了展望。 关键词：聚乳酸聚乳酸纤维生物医药生物降解 Abstract Lactic acid green chemistry is the basic structure of one of the unit ，Mainly used in food, medicine, sanitation and health care industry, etc。Poly lactic acid is lactic acid as the main raw material polymer，Poly lactic acid as biodegradable material of a kind，Friendly to environment, non-toxic, can be applied to tissue engineering, drugs such as slow release of biomedical materials，And instead of the petroleum base plastic material。This paper reviewed the biodegradable polylactic acid in plastic, fiber and medical materials, agricultural plastic sheeting, and textile application in the field, and its developing prospects。 Key world: PLA PLA fiber Biological medicine Biodegradable 前言 由于人口的日益膨胀，以及地球上资源和能源的短缺，环境污染日益成为全人类需要急需关注的问题，各国在享受现代科技带来的便利的同时，也应该认识到人类即将面临的及其紧迫的环境危机。因此绿色化学成为了今国际化学和化工科学创新的主要动力来源，它是未来科学发展最重要的领域之一。绿色化学是实现污染预防最基本的科学手段，具有极其重要的社会和经济意义。
聚乳酸的基本性质与改性研究
PLA的基本性质与改性研究 1.1 物理性质[1,9] 无定形PLA的密度为1.248g/cm3，结晶PLLA的密度为1.290g/cm3,因此PLA的密度一般在两者之间。PLA为浅黄色或透明的物质，玻璃化温度约为55℃、熔点约175℃，不溶于水、乙醇、甲醇等，易水解成乳酸[6]。其性质如表1-1所示： 表1-1 PLA的基本性能 Table 1.1 The basic properties of PLA 性能PLLA PDLLA 熔点/℃170-190 <170 玻璃化转变温度/℃50~65 50~60 密度(g/cm3) 1.25~1.29 1.27 溶度参数(MPa0.5) 19~20.5 21.2 拉伸强度(kg/mm2) 12~230 4~5 弹性模量(kg/mm2) 700~1000 150~190 断裂伸长率(%) 12~26 5~10 结晶度(%) 60 / 完全降解时间(月) ＞24 12～16 乳酸有两种旋光异构体即左旋(L)和右旋(D)乳酸，聚合物有三种立体构型：右旋PLA(PDLA)、左旋PLA(PLLA)、内消旋PLA(PDLLA)。右旋PLA和左旋PLA是两种具有光学活性的有规立构聚合物，比旋光度分别为+157℃、-157℃。在熔融和溶液条件下均可形成结晶，结晶度高达60％左右。内消旋PLA是无定形非结晶材料，T g为58℃，由于内消旋结构打乱了分子链的规整度，无法结晶因此不存在熔融温度。纯的PLA为乳白色半透明粒子，PLA经双向拉伸加工可具有良好的表面光泽性、透明性、高刚性、抗油和耐润滑侵蚀性。 结晶性对PLA材料力学性能和降解性能(包括力学强度衰减、降解速率)的影响很大，PLA性脆、冲击强度差，特别是无定形非晶态的PDLLA力学强度明显低于晶态的PLLA，用特殊增强工艺制备的Φ3.2mmPLLA，PDLLA棒材的最大弯曲强度分别是270MPa和140 MPa，PLLA弯曲强度几乎是PDLLA的2倍。结晶也使降解速度变慢，研究称PDLLA 材料在盐水中降解时，分子量半衰期一般为3至10周，而PLLA由于结晶存在至少为20周。随分子量增大，PLA的力学强度也会随之提高，如PLA要想作为可使用的材料其分子量至少要达到10万左右。PLA材料的另一个突出优点是加工途径广泛，如挤出、纺丝、双轴拉伸等。在加工过程中分子取向不仅会大大增加其力学强度，同时使降解速
第六章 高聚物熔体的流变性
第六章 高聚物熔体的流变性 1 定义下列术语： 1) 层流与湍流，2) 横向速度梯度与纵向速度梯度，3) 切粘度与拉伸粘度，4) 库爱特 流动（拖流动）与泊肃叶流动（压力流动），5) 牛顿流体与非牛顿流体，6) 宾哈塑性流体、假塑性流体和膨胀性流体，7)表观粘度 a η、零切变速率粘度 0η和极限粘度 ∞η，8) 熔融指数 MI ，9)挤出胀大比。 2 分别以线性座标和双对数座标画出牛顿流体、宾哈流体、假塑性流体和膨胀性流体的流 动曲线(即 γτ -和 γτ log log -曲线)以及它们的 γη -a 曲线。 ★ 3 已经测得某高聚物熔体的流动曲线如题6-3图所示，求：1) 0η和 ∞η；2) γ ＝10-1，1，104，108，1012时的 a η和非牛顿指数 n 。 (题6-3图) 4 为什么许多高聚物熔体都呈切力变稀的流动特性？ 5 画出牛顿流体在圆管中流动（泊肃叶流动）时截面上各点的流速分布和速度梯度（切变 速率）分布。 ★ 6 如果某种塑料熔体在模腔中流动的速度分布如题6-6图所示，将会导致塑料制品中取向 分布的状况如何？ 题6－6图 题6－7图 ★ 7 浇口在底部的注射成型薄壁塑料杯很容易以如题6-7图所示的方式开裂，试分析其原因。 8 测定熔体切粘度的常用方法有哪些？各方法适用于什么粘度范围和切变速率范围？写出 各方法中实测的量和计算切粘度的公式。 ★ 9 测得某高聚物熔体的熔融指数为0.4。已知熔融指数仪的活塞截面积为1cm 2，测试中所
用毛细管的长度为1cm，直径为0.1cm；设熔体密度为约13 cm g。试计算该熔体在流 过毛细管时管壁处的切变速率 R γ 、切应力Rτ以及该熔体的表观粘度aη（忽略各种校正）。当砝码重量改为21.6公斤时，测得这种高聚物熔体的熔融指数为8，问该高聚物熔体是牛顿流体还是非牛顿流体。 ★10试述聚合物分子量对流动活化能和熔体切粘度的影响。流动活化能与熔体切粘度的温度敏感性之间有什么关系？如何求聚合物的流动活化能。 ※11 试从自由体积理论推导出WLF方程 () () g g T T T T T a - + - - = 6. 51 44 . 17 log ※12橡胶、纤维、塑料三大合成材料对分子量的要求有什么不同？就塑料而言，对注塑级、挤出级和吹塑级（中空制品）的分子量有什么不同要求？ ※13试根据所学的高物基本知识，分析减少注塑制品中弹性成分的措施。 ★14在塑料挤出成型中，如发现制品出现竹节形、鲨鱼皮一类缺陷，在工艺上应采取什么措施消除这类缺陷。 15 注射成型中，高聚物熔体经历的是否是纯剪切流动？为什么？ ※16挤出胀大比与挤出工艺条件和口模长径比有什么关系？
高性能纤维包括有机和无机高性能纤维两大类
高性能纤维 【摘要】本文主要介绍了几种高性能纤维的特性及应用与发展，认为高性能纤维的开发与应用前景十分广阔，加速高性能纤维工业化进程具有重大意义，对整个社会将带来很大的经济效益。 关键词：高性能纤维，分类，应用 高性能纤维 (High-Performance Fibers)是从20世纪60年代开始研发并推广的纤维材料，它的出现使传统纺织工业产生了巨大变革。所谓高性能纤维是指有高的拉伸强度和压缩强度、耐磨擦、高的耐破坏力、低比重(g/m3)等优良物性的纤维材料，它是近年来纤维高分子材料领域中发展迅速的一类特种纤维。高性能纤维可用于防弹服、蹦床布等特种织物的加工及纤维复合材料中的加固材料，其发展涉及许多不同的领域。 （一）高性能纤维的分类 高性能纤维包括有机和无机高性能纤维两大类。目前高性能纤维的代表品种主要有：有机纤维的对位芳纶(聚对苯二甲酰对苯二胺，也叫芳纶1414)、超高分子量聚乙烯、聚苯并双嗫唑纤维(PBO)；无机的碳纤维和高性能玻璃纤维等。本文主要分析和比较了玻璃纤维、碳纤维、超高强聚乙烯纤维、芳香族聚酰胺纤维、聚对苯撑苯并双恶唑(PBO)纤维、M5纤维等高性能纤维的特性以及它们的应用状况。 一、玻璃纤维 玻璃纤维是复合材料中最主要的增强材料，它由氧化硅与氯化铝等金属氧化物组成的无机盐类混合物经熔融而成，冷却固化可制得多种玻璃产品，熔融的玻璃经过喷丝小孔，拉制成玻璃长纤维，起始于30年代，用玻璃纤维增强塑料，当时称为玻璃钢的复合材料，最早出现于40年代，并在航空工业上得到应用。经过近七十年的发展，现在的玻璃纤维工业已经具有众多类型和牌号的玻璃纤维产品。 玻璃纤维的抗张强度较高，其直径越细强度也就越高，但很细的玻璃纤维纺丝难度极大，随之生产成本上升，所以目前高强度的玻璃纤维产量还比较低。今年来玻璃纤维增强复合材料得到很大的发展，世界总产量达到200多万吨，我国玻璃纤维复合材料的生产能力已达到20万吨左右。 一般玻璃纤维可用于以下三个只要领域，即绝缘、过滤和复合增强。增强材料目前已用于航天航空和产业用品，以取代笨重的金属部件。玻璃纤维也可用于船艇，浴缸和淋浴装置，风轮机刀片，加固管道，汽车和器件组件，印刷电路板，防虫纱门，产业用织物（包括房子覆盖物和屋顶盖板），密封垫片和贮油槽，过滤及绝缘器材。由于玻璃纤维强力高、耐热性好、耐化学腐蚀，而价格相对便宜，所以作为纤维增强材料将会得到更大的发展。 二、碳纤维 碳纤维是以聚丙烯腈纤维、粘胶纤维或沥青纤维为原丝，通过加热除去碳以外的其他一切元素制得的一种高强度、高模量纤维，它有很高的化学稳定性和耐高温性能，是高性能增强复合材料中的优良结构材料。 根据炭化温度的不同，碳纤维分为以下三种类型: 1.普通型(A型)碳纤维普通型(A型)碳纤维是指在900～1200。C下炭化得到的碳纤维。这种碳纤维强度和弹性模量都较低，一般强度小于107．7cN／tex，模量小于13462cN／tex。 2.高强度型(Ⅱ型或C型)碳纤维高强度型(1I型或C型)碳纤维是指在13001700。C下炭化得到的碳纤维。这种纤维强度很高，可达138．4～166．1cN／tex，模量约为13842～16610cN／tex。 3.高模量型(I型或B型)碳纤维高模量型(I型或B型)碳纤维又称石墨纤维，它是指在炭化后再经2500。C以上高温石墨化处理得到的碳纤维。这类碳纤维具有较高的强度，约为
聚乳酸改性的研究进展
聚乳酸改性的研究进展 周海鸥史铁钧王华林方大庆 (合肥工业大学化工学院,合肥,230009) 摘 要 概述了近年来国内外聚乳酸通过共聚、共混、复合等方法获得改性材料的研究进展,并对其发展方向进行了展望。 关键词:聚乳酸改性共聚共混复合 一、前言 聚乳酸(PLA)具有优良的生物相容性、生物可降解性,最终的降解产物是二氧化碳和水,不会对环境造成污染。这使之在以环境和发展为主题的今天越来越受到人们的重视,并对其在工业、农业、生物医药、食品包装等领域的应用展开了广泛地研究。由于聚乳酸在性质上存在如下局限而限制了它的实际应用: (1)聚乳酸中有大量的酯键。酯键为疏水性基团,它降低了聚乳酸的生物相容性; (2)降解周期难以控制; (3)聚合所得产物的分子量分布过宽。聚乳酸本身为线型聚合物,这使得材料的强度往往不能满足要求。 同时,在实际应用中还有一些特殊的功能性需要。这都促使人们对聚乳酸材料的改性展开深入地研究。目前国内外对聚乳酸的改性主要有共聚、共混以及制成复合材料等几种方法。 二、共聚法改性 随着聚乳酸应用领域的不断扩展,单纯的均聚物已不能满足人们的需要,特别是在高分子药物控制释放体系中,要求对于不同的药物有不同的降解速度,同时对于抗冲击强度、亲水性有更高的要求。这使得人们开始将乳酸与其它单体共聚改性,以调节共聚物的分子量、共聚单体数目和种类来控制降解速度并改善结晶度、亲水性等。由于在乳酸分子中含有羟基和羧基,生成的聚乳酸含有端羟基和端羧基,所以在聚乳酸共聚物中比较多的是聚酯2聚酯共聚物、聚酯2聚醚共聚物以及和有机酸、酸酐等反应生成的共聚物。 1.线性结构的共聚物 聚酯2聚酯共聚物是目前聚乳酸共聚物中最多的一种。人们将多种酯类和丙交酯共聚制得了不同用途的产物,其中涉及的机理主要是将共聚单体制成环状化合物,再开环聚合生成不同单体间的交替共聚物。Miller等研究发现用乙醇酸生成乙交酯(gly2 colide,简称G A)再和乳酸开环聚合,能使降解速率比均聚物提高10倍以上,并且可以通过改变组分的配比来调节共聚物的降解速度[1]。张艳红等采用低聚D,L2丙交酯与聚己内酯低聚物在2,42甲苯二异氰酸酯(TDI)作用下进行了扩链反应,形成了具有
几种化学纤维的各种性能及新型应用要点
谈化学纤维的各种性能及新型应用 聚酰亚胺纤维是20 世纪90 年代兴起的一种 高分子有机合成纤维，纤维分子结构中含有稳定的 酰亚胺基团。聚酰亚胺纤维具有耐腐蚀、耐辐射、 耐高温和电绝缘等特性，同时还有很好的机械性 能，其强度和模量全面超过了Kevlar-49 纤维，在 航空航天、原子能、电子、核工业等领域得到了广泛的应用[1]。由于聚酰亚胺纤维良好的力学性能和 电绝缘性能，欧美及日本等一些发达国家已经将其 应用扩展到了造纸领域[2, 3]，并且做了初步的研究。由于聚酰亚胺纤维性质稳定，表面钝化，没有 活性基团，且经过打浆处理也不会产生分丝帚化， 经过湿法成形得到的原纸强度较低。为了提高其强度，需要用树脂对原纸进行浸渍处理，但是浸渍量 过小纸页强度性能改善不明显，浸渍量过大则对纸 页撕裂强度和伸缩率有较大影响。聚酯纤维具有较 好的介电性能和耐高温性能，其熔点在255~260℃ 之间，在205℃时开始产生黏结，初始分解温度在350℃以上，且纤维伸长率可达7.5%~12.5% ；同时 还有优良的耐皱性、弹性和尺寸稳定性，有良好的 电绝缘性能，耐日光，耐摩擦，不霉不蛀，有较好的耐化学试剂性能，能耐弱酸及弱碱，能够与其他具
有耐高温性能和电绝缘性能的合成纤维混合抄造 耐高温绝缘纸[4]。在聚酰亚胺纤维原纸的抄造过程 中添加一定比例的聚酯纤维，不但能够提高纸张的 强度，还能在热压过程中发生熔融从而提高纤维间 结合力，改善纸张的电气性能。 本文主要研究聚酯纤维对聚酰亚胺纤维纸基 材料的强度性能、电气性能、耐高温性能和纸张表 面结构的影响，旨在为开发高性能聚酰亚胺纤维纸 基材料打下一定理论基础。 随着聚酯纤维添加量的增加，纤维间结合力 增强，成纸的抗张指数和伸长率逐渐增大，而撕裂 指数逐渐减小。 纸张的耐压强度和介电常数随着聚酯纤维添 加量的增大而上升，但介电损耗正切值受其影响不大。 添加聚酯纤维后纤维间结合更加紧密，纸张 孔隙率降低，当聚酯纤维添加量为9% 时纸张有较 好的强度性能和电气性能，但是对纸张的热稳定性 有一定影响。 聚乙烯醇纤维，即聚乙烯醇羧甲醛纤维，其英文缩写为P VA，也简称维纶、维尼纶。1924年，德国化学 家Hermann WO和Hannel W首先在实验室制得
聚乳酸(PLA)的合成及改性研究
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 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[2]。 作为石油基塑料的可替代品，其最大的缺点就是脆性大、力学强度较低，亲水性差，在自然条件下它降解速率较慢；因此近年来对PLA 的改性己成为研究的热点。目前国内外对PLA的改性主要有共聚、共混以及制成复合材料等几种方法。 2、PLA的合成 以玉米、小麦、木芋等植物中提取的淀粉为原料．经过酶分解得到葡萄糖．再通过乳酸菌发酵转变为乳酸，然后经化学合成得到高纯度的PLA。 PLA的合成通常有：1)直接缩聚法[3-4]。以乳酸、乳酸酯和其他乳酸衍生物等为原料在真空条件下，采用溶剂使之脱水聚合成PLA。该法生产工艺简单、成本低，且合成的PLA中不含催化剂．但由于体系中存在杂质且乳酸缩聚是可逆反应，故该法很难得到高相对分子质量的PLA。具体反应式如下[5]： nHOCH(CH 3)COOH → H 一[OCH(CH 3 )CO]n 一OH + (n-1)H 2 O H一[OCH(CH 3 )CO]n一 一[OCH(CH 3 )CO]n一OH + H 2 O