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生物基超韧聚乳酸复合材料的制备与性能

摘要采用来源于可再生资源的聚醚酰胺弹性体(PEBA)增韧聚乳酸(PLA)制备超

韧聚乳酸(PLA/PEBA-GMA)复合材料.为了提高PEBA与PLA之间的相容性,选

择极性单体甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、共接枝单体乙烯基吡咯烷酮(NVP)及

引发剂过氧化二异丙苯(DCP)对PEBA进行接枝改性制备PEBA-GMA.研究了接

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枝单体组分的用量(/g)对PLA/PEBA-GMA复合材料性能的影响.研究发现,随

着接枝单体组分用量的提高,复合材料的缺口冲击强度逐渐增大,当接枝单体组分

GMA,NVP和DCP的用量分别为2.5,2.5和0.25g时,复合材料的冲击强度高达

88.6kJ/m,断裂伸长率为164.1%.研究表明,在熔融共混过程中,聚乳酸的端

2

基(—OH和—COOH)与PEBA-GMA上环氧基团发生反应,有效改善两相间的

界面相容性,随着接枝单体组分比例的提高,分散相PEBA-GMA的粒子尺寸逐渐

减小且分布均匀.

关键词聚乳酸；聚醚酰胺；接枝改性；增韧

聚乳酸（PLA）是一种来源于可再生资源的生物降解高分子材料，具有良好

的力学性能、透明性、化学稳定性及生物相容性等，被认为是最有应用前景

［1～5］

的生物降解高分子材料.但PLA柔韧性及耐热性较差，尤其是抗冲击性能差，限

制了其应用.目前，提高PLA韧性的方法有共聚及共混等方法.其中，将PLA

［6～13］

与弹性体或橡胶熔融共混是提高PLA韧性的经济而有效的方法，但大部分增韧

剂为石油基高分子材料，无法维持聚乳酸的生物基本质.近年来，越来越多的

［14～21］

生物基和生物降解高分子材料被用于PLA增韧改性，如聚（丁二酸丁二醇酯）

（PBS），聚［（丁二酸丁二酯）-共己二酸酯］（PBSA）和聚己二酸对苯二甲

酸丁二酯（PBAT）等.大部分PLA共混材料的拉伸韧性有所提高，但冲击韧

［22～24］

性的提高非常有限.

本文以来源于可再生资源的聚醚酰胺弹性体（PEBA）为增韧剂，在共接枝

单体乙烯基吡咯烷酮（NVP）的存在下，通过熔融接枝反应将极性单体甲基丙烯

酸缩水甘油酯（GMA）接枝到PEBA上，得到PEBA-GMA，然后与PLA熔融

共混制备全生物基超韧聚乳酸（PLA/PEBA-GMA）复合材料，研究了接枝单体

组分GMA，NVP和DCP的比例和用量对PLA/PEBA-GMA复合材料结构与性

能的影响.

1实验部分

1.1试剂与仪器

聚乳酸（PLA），牌号4032D，美国NatureWorks公司，密度为1.24

g/cm，=1.7×10，多分散系数为1.43；生物基聚醚酰胺弹性体，牌号

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PebaxRnew25R53，法国阿科玛公司，由PA11（硬段）和聚醚（软段）构成的

嵌段共聚物；甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA），分析纯，苏州安利化工厂有限公

司；过氧化二异丙苯（DCP）和正丁醇，分析纯，北京化工厂；乙烯基吡咯烷酮

（NVP，纯度99%），美国Aldrich公司；PLA和PEBA使用前需于60C真空

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干燥24h.

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