聚乳酸／有机蒙脱土纳米复合材料研究进展

纳米复合材料以来 ， 国内外很多研 究小组 开展 了针对 Ｐ Ａ Ｌ／ 有机蒙脱土（ ＭＭ ） Ｏ Ｔ 纳米 复合材料 的制备 、 表征及性 能方面
的 研究 工作 。研 究 发 现 ， 加 极 少 量 的 Ｏ ＭＴ就 能 显 著 提 添 Ｍ 高 ＰＪ 力 学 性 能 、 稳 定 性 、 体 阻 隔 性 、 物 降 解 速 率 Ｉ Ａ的 热 气 生 等 性 能 。通 常 Ｐ Ａ Ｏ ＭＴ纳 米 复 合 材 料 的制 备 方 法 有 溶 液 Ｌ／Ｍ
聚乳酸 蒙脱土 纳 米 复合 材 料 插 层 常 用 的有 机溶 剂有 二 甲 基 乙酰 胺 、 氯 甲烷 、 氯 甲烷 等 。 二 三
２ １ 微 观 结 构 影 响 因素 分析 ．
研 究方 向及 应 用 前 景 进行 了展 望 。
聚乳酸 （ Ｌ ） Ｐ Ａ 是一种 以生物 资源为原 料而 人工合 成的
的 研 究 方 向 及应 用前 景 。
１ Ｐ Ｏ Ｔ纳 米 复 合 材 料 的 结构 Ｉ ＭＭ
该材料 为完全剥离 型。 还有 一些 学者研究 Ｏ ＭＭＴ含量对 复合材 料最终结构 的
影响 ， ＳＩ 如 ．．Ｍａ ａ 等 研 究 发 现 ， Ｏ Ｔ含 量 （ 量 分 ｒｓ ｒ 当 ＭＭ 质 数 ， 同 ） 于 ５ 时 ， Ｌ ／ ＭＭ 下 小 ％ Ｐ Ａ Ｏ Ｔ纳 米 复 合 材 料 是 剥 离 型 ；
当 Ｏ Ｔ含 量 大 于 ５ 时 ， ＭＭ ＭＭ ％ Ｏ Ｔ片 层 是 以 剥 离 和 插 层 两 种
蒙脱土（ Ｔ 是一 种典 型的层 状硅 酸盐 矿物 ， ＭＭ ） 其单 层 晶体厚 度约 为 １ｎ 直径约为 １０ｎ 因此 它拥有很 高的宽 ｍ， ０ ｍ，
高 比。 根 据 ＭＭ Ｔ片层 与 聚 合物 基体 之 间相 互 作 用 强 度 的不
状态 共存 于 Ｐ Ａ基 体 之 中 。后 来 ， 们 又 研 究 发 现 ， Ｍ— Ｌ 他 Ｏ Ｍ Ｔ片 层 在 Ｐ Ａ基 体 中 的 分 散 程 度 随 着 Ｏ Ｔ所 用 有 机 改 Ｌ ＭＭ
同， 可将聚合物／ ＭＭＴ纳米复合材料分为插层型 、 Ｏ 絮凝型和 剥离型 ３类 ， 其结构见 图 １ 。在这 ３种结构中 ， 通常认为剥离 型的聚合物／ ＭＭ Ｏ Ｔ纳米复合材料具有最佳 的综合性能 Ｊ 。
为 Ｐ Ａ替代普 通塑料需要解决 的关键 问题 。 Ｌ
自 Ｓ ａｄ ｏａｈａ 等 成 功 制 备 了 Ｐ Ａ 层 状 硅 酸 盐 ．Ｂ ｎｙｐ ｄｙｙ Ｌ／
离结构 的复合材料 。Ｖ ｒ ｏｉ ．Ｋｉ ｒ ｎ等 使用 ３种 商业 Ｏ Ｔ ｋ ａ ＭＭ
（ ｌｉｔ ０ 、 ｌｉｔ ５ Ｃｏ ｉ ｌＡ） Ｐ Ａ 进 行 改 性 。ｘ Ｃｏ ｉ ３ Ｂ Ｃｏ ｉ ２ Ａ、 ｌｓ ｅ５ 对 Ｌ ｓｅ ｓｅ ｉｔ
射线衍 射 （ Ｒ 和 透 射 电子 显 微 镜 （ Ｅ 表 征 显 示 ， Ｘ Ｄ） Ｔ Ｍ）
Ｃｏｓｅ５ ｌ ｉ ｌＡ所 制备 的纳 米 复 合 材 料 是 插 层 型 ， ｌｉｔ ５ ｉｔ Ｃｏ ｉ ２ Ａ所 ｓｅ
制备 的是插层 和剥离共存结 构 ，ｌｉｔ ０ Ｃｏ ｉ ３ Ｂ所制 备的是剥 离 ｓｅ
性剂浓度 的增加 而增 加 ， 当有机 改性 剂 浓度 大 于等 于 １ ０ ． Ｃ Ｃ 时 ， Ｔ片层在 Ｐ Ａ基体 中达 到 了部分剥 离状 态 。 Ｅ ＭＭ Ｌ
最终 他们 发现 ， 有 机 改性 剂 浓 度 等 于 １ ５Ｃ Ｃ 时 ， Ｔ 当 ． Ｅ ＭＭ 片 层 达 到 了最 佳 的 剥离 程 度 。
结构。最 近 ，．Ｍ．Ｗｕ等 先使用 十六烷基 三 甲基溴化 铵 Ｔ
改性 ＭＭ 再 用壳 聚糖 对 Ｍ Ｔ， ＭＴ进行二次 改性 ， 制得 的二 次
改性 Ｏ ＭＭＴ的层 间距 （ １ 达 到 ４ １ ｍ， Ｒ 和 Ｔ Ｍ 显示 ） ．７ｔ Ｘ Ｄ ｉ Ｅ
插层法 、 熔融插层法 、 位插 层聚合 法 ３种。笔者 将从 这 ３ 原 种制备方法 出发 ， 探讨其宏 观性能 与微观结 构之 间的关 系 ， 并对这 ３种制备方法进行 了比较 ， 展望 了这种纳米复合 材料
研 究 者 尝 试采 用不 同 的改 性 剂 改 性 ＭＭ 制 备 Ｐ Ａ Ｏ Ｔ Ｔ， Ｌ ／ ＭＭ 并 取 得 了 成 功 。如 Ｊ ．Ｃ ａｇ等 使 用 十 六 烷 基 胺 盐 改 ．Ｈ ｈ ｎ 性 的 Ｏ ＭＴ制 备 Ｐ Ａ Ｏ Ｍ Ｌ ／ ＭＭＴ纳 米 复 合 材 料 ， 到 了部 分 剥 得
生 物 降 解 高 分 子 ， 的 突 出 特 点 是 在 自然 界 的可 循 环 性 … 。 它
由于它具有 良好 的力 学性 能 、 热塑性 、 生物相容性 ， 医药领 在 域得到了较好的应用 ， 如药物微粒缓释胶囊 、 手术缝合线等 。 但是在耐用工业 品领域 的应用则相对较少 ， 这主要是 因为纯 Ｐ Ａ树 脂的合成成本 高、 Ｌ 耐热性差 、 冲击强度低 、 降解 速率难
于 控 制 等 不 足 限 制 了 其作 为工 程 塑 料 的应 用 … 。因 此 ， 低 降 ＰＪ 脂 的 生产 成 本 ， 通 过 改 性 提 高 Ｐ Ａ 的性 能 指 标 ， Ｉ Ａ树 并 Ｌ 成
Ｎ ｇｔ 等 首先 尝试 通过溶液插层法制备 Ｐ Ａ ＭＭ ．Ｏ ａａ Ｌ／ Ｔ 纳米复合材料 ， 发现 ＭＭＴ只是 以类 晶团聚体的形式存在 于 Ｐ Ａ基体 中 ， Ｌ 没有形成插层结 构 的复合材 料。此后 ， 不断有
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工 程 塑 料 应
聚 乳 酸 ／ 机 蒙 脱 土 纳 米 复 合 材 料 研 究 进 展 有
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４００） ５ ０２ （ 州大 学 橡 塑 模 具 国 家 工 程研 究 中心 ， 州 郑 郑
摘要
关键词
总结 了近年来在聚乳酸／ 有机 蒙脱 土纳米复合材 料的制备 、 结构与性 能等方 面的研 究进展 ， 并对今 后 的