高韧性聚乳酸材料的研究

聚乳酸（PLA）具有可生物降解性、生物相容性、良好的机械性能和可加工性等。近年来聚乳酸已逐渐成为生物降解材料的研究热点。然而，聚乳酸性脆，热稳定性差，熔融加工的窗口较窄，这些不利因素严重的限制了聚乳酸的广泛应用。本工作采用物理和化学的手段来改善聚乳酸的柔韧性，探索了改性的聚乳酸变为实用材料的可能性。 结合小分子量增塑剂增塑效率高和低聚的增塑剂稳定性好的优点，采用质量比为1：1的三醋酸甘油酯（TAC）和聚己二酸1，3-丁二醇酯（PBGA）组成的复合增塑剂提高聚乳酸的柔韧性。研究表明，相比单一增塑剂复合增塑剂是较好的增塑剂，有效地降低了聚乳酸的玻璃化转变温度和熔融温度，但增加了聚乳酸的结晶度，大大地提高了聚乳酸的断裂伸长率。当增塑剂含量大于9%时，聚乳酸变为韧性材料，断裂伸长率由原来的3%增加到320%。为了考察增塑聚乳酸的结构与性能稳定性，在60℃条件下对增塑聚乳酸老化4天，发现只有增塑剂含量为17%的聚乳酸材料的性能较稳定，材料仍保持一定的韧性。增塑剂含量高于23%时，会有增塑剂从材料本体析出的现象。 为了得到结构和性能稳定的高韧性材料，在复合增塑剂增塑的聚乳酸体系中加入三烯丙基异氰脲酸酯（TAIC）通过电子束辐照发生交联。研究表明：增塑聚乳酸材料在合适的辐照剂量下（10Mrad），保持一定强度（23.5MPa）的同时，还有较高的断裂伸长率（268%）。此外，由于复合增塑剂中的PBGA有部分参与交联反应和交联网络对增塑剂的强迫互溶作用，复合增塑剂较交联前有更好的稳定性。