原位聚合聚乳酸基纳米复合材料及其降解行为

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1、研究与开发合C成树脂及塑料，2010，27(5)：74HINASYNTHETICRESINANDPLASTICS原位聚合聚乳酸基纳米复合材料及其降解行为曹海雷，z王鹏，z袁维波李媛(1．哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室，黑龙江哈尔滨，150090；2．哈尔滨工业大学市政环境工程学院，绿色化学与技术研究中心，黑龙江哈尔滨，150090)摘要：采用微波技术替代传统热源，以D，三一丙交酯为原料，加入纳米有机蒙脱~(OMMT)及增塑剂聚乙二醇(PEG)进行原位插层聚合制备聚乳酸(PLA)／0MMT／PEG纳米复合材料。在微波功率9OW下作用10min，w(OMM

2、T)和w(PEG)分别为l％．O盘％时．复合材料拉伸强度达15．39MPa，拉伸断裂应变为11．67％，热失重中心温度提高6．6℃，．形貌分析结果表明，OMMT以剥离形态均匀分散于PLA中，复合材料趋向于韧性断裂。土壤填埋实验结果表明．该复合材料具备更好的降解性能关键词：聚乳酸纳米复合材料微波聚乙二醇有机蒙脱土中图分类号：TQ322．9文献标识码：B文章编号：1002—1396(2010)05—0074—05聚乳酸(PLA)是以微生物发酵产物乳酸为单PIA的力学性能虽然可通过纳米技术得到大体化学合成的，在自然界中通过水解及生物降解幅提高，但其脆性并未改变，难以推广使用

3、。通过转化为CO，及H，O，是一种可生物降解的环境友共混改性及加入增塑剂聚乙二醇(PEG)、邻苯二好材料，被应用于医学、包装及缓释等领域。甲酸二甲酯等可使PLA在保持降解性的前提下，为了增强PLA的力学和热性能，降低成本并由脆性材料向加工性能更好的韧性材料转变，进推广应用，国内外学者对其进行了大量改性研一步扩大其应用范围0]。究l1l。纳米有机蒙脱土(OMMT)由于其特殊的层状本研究针对纯PLA抗冲击性能、热性能较差结构而被广泛地应用于PLA纳米复合材料的制的问题以及传统加热方法存在的反应时间长和能备。原位聚合法(如图1所示)的应用可减少有耗大的不足，利用微波作为热源

4、，采用原位聚合法毒溶剂的使用．并使纳米OMMT以剥离形态均匀短时间内制备了PEG增塑改性的PLA／OMMT纳地分散于高聚物基体中，获得具备优异热性能、机米复合材料，研究了复合材料的力学性能、热性能械性能及气体阻隔性能的PLA复合材料，因此成及降解行为。为研究的热点l1I。1实验部分。1．1原料及试剂坚D，一乳酸fD正代表外消旋)，质量分数为88％，湖北民族生化公司生产；D，，J一丙交酯合成和提纯参见文献⋯；辛酸亚锡，质量分数为95％，国药集I插层聚合l团化学试剂有限公司生产；四氢呋喃，分析纯，天收稿日期：2010—04—04：修回日期：2010—06—28。作者简介：

5、曹海雷，1983年生，在读博士研究生，主要从事合材料生物降解高分子合成方面的研究。E—mail：eaohailei@163．con。基金项目：哈尔滨市科技攻关项目f2005AA4CS1l2)。图1原位聚合法制备PLA／OMMT纳米复合材料示意Fig．1SchematicdiagramofpreparationofexfoliatedPLA／OMMT通讯联系人。联系电话：(0451)862838Ol；E—mail：PwarIg73@nano-compositebyinsitupolymerizationhit．edu．en．第5期曹海雷等．原位聚合聚乳酸基纳米复合材料及

6、其降解行为75津市博迪化工有限公司生产；PEG，PEG一600，分扫描电子显微镜fSEM1观察：用日本电子公司析纯，天津市化学试剂三厂生产；OMMT，浙江丰生产的JSM一6700F型扫描电子显微镜观察拉伸虹粘土化工有限公司生产。断裂样条的断面形貌。1．2微波辅助原位插层聚合法制备PLA纳米复热重fTG1分析：取约10mg试样，在美国合材料PerkinElmer公司生产的Pyris一1型TG—DFA分析OMMT在70℃下真空干燥4h，D，L一丙交酯仪上测试，升温速率为10~C／min。在40℃下真空干燥24h。将D，一丙交酯和质量分数为1％的OMMT在高速混合机中共混1

7、02结果与讨论min．加热熔融共混30min后，加入定量PEG一6002．1微波原位聚合PLA复合材料的性能及质量分数为0．6％的催化剂混合，转移至微波炉2．1．1拉伸性能中，以90W功率微波辐射一定时间，合成PEG增从图2看出：开始复合材料的拉伸强度随着塑PLA／OMMT纳米复合材料，浇注入模具，冷却后微波作用时间的延长显著增强．微波以90W功脱模，用刀模切割成标准试样进行表征。率作用10rain即可制得拉伸强度为17MPa的1．3土壤填埋降解实验PLA复合材料；继续延长微波作用时问，材料的拉按GB／T19275-2003，将已制备好的试样垂伸强度