聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料研究进展

分析了聚乳酸(PLA)/蒙脱土(MMT)纳米复合材料的结构,介绍了溶液插层复合法、原位插层复合法、熔融插层复合法等PLA/MMT纳米复合材料的制备方法,从力学性能、热稳定性能、降解性能、气体阻隔性能等方面阐述了PLA/MMT纳米复合材料的性能,并对PLA/MMT纳米复合材料的发展前景进行了展望。     

聚乳酸/有机蒙脱土纳米复合材料的制备及降解性能研究

以聚乳酸和有机蒙脱土为原料,通过溶液插层法制备了聚乳酸/有机蒙脱土复合材料,分别用傅立叶变换红外光谱、X.射线衍射、热重分析等对聚乳酸/有机蒙脱土纳米复合材料的结构及热稳定性进行了表征,研究了材料的降解性能.结果表明,在聚乳酸/有机蒙脱土纳米复合材料中蒙脱土层间距为2.21 nm.层间距明显增大,表明聚乳酸分子插入到蒙脱土片层间,形成了插层型纳米复合材料.复合材料的热分解温度提高,热稳定性比纯PLA有明显的提高.在NaOH介质中降解结果表明,材料在碱性介质中降解性能和吸水性能良好.     

聚乳酸／蒙脱土纳米复合材料的流变行为

采用熔融插层法制备了插层型的聚乳酸／蒙脱土纳米复合材料，利用旋转流变仪对其流变行为进行了研究。稳态预剪切和大振幅振荡剪切实验结果表明，蒙脱土晶粒逾渗网络结构具有剪切敏感性，但稳态预剪切更容易破坏蒙脱土晶粒的逾渗结构；反向流和起始流实验结果表明，剪切破坏的逾渗网络在静态退火过程中可以重建，而应力过冲现象的出现则是网络重建的标志；不同剪切速率下应力过冲的最大值都出现在2％应变处，这种应力与应变之间的标度关系表明蒙脱土晶粒类液晶态的形成可能是网络重建的驱动力。     

聚氨酯/蒙脱土纳米复合材料制备及其性能研究

本文采用蒙脱土纳米材料改性聚氨酯，得到了理想的预期效果。通过单体插层，聚氨酯的单体可插层于蒙脱土中，经过多元醇与异氰酸酯的聚合反应制备了聚氨酯／蒙脱土纳米复合材料。用蒙脱土纳米材料改性聚氨酯，研究结果表明：蒙脱土纳米材料不仅提高了聚氨酯的模量，同时又使其强度不下降，密度不增大，这是加入其他刚性粒子所达不到的。同时探讨了聚氨酯／蒙脱土纳米复合材料之所以具有这些优良的力学性能的理论依据。     

熔融共混制备聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料及其性能研究

通过熔融共混制备了聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料,研究了蒙脱土对聚乳酸结晶性能、热稳定性、力学性能以及动态力学性能的影响。研究结果表明:蒙脱土对聚乳酸的熔体结晶过程起促进作用;聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料的起始热分解温度随蒙脱土含量的增加而升高;适量的蒙脱土可对聚乳酸起增强作用,蒙脱土含量小于5%时,还可改善聚乳酸的韧性。动态力学性能分析结果表明:蒙脱土对聚乳酸的玻璃化转变温度无明显影响但,损耗因子随蒙脱土含量的增加而减小。     

聚乳酸/有机蒙脱土纳米复合材料研究进展

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,并对今后的研究方向及应用前景进行了展望。     

有机改性蒙脱土/聚乳酸纳米复合材料的制备及表征

以PLA(聚乳酸)为基体、CEC(阳离子交换容量)为0.5和1.0的CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)为NMMT[钠基MMT(蒙脱土)]的改性剂,制得CMMT(CEC改性MMT);然后用CTS(壳聚糖)对CMMT进一步改性,制得TFC(2次改性蒙脱土);最后采用熔融插层法制得PLA/CMMT、PLA/TFC纳米复合材料。研究结果表明:CMMT和TFC的FT-IR(红外光谱)图中出现了改性剂的特征峰,X-ray(X射线衍射)图中峰值向左移动,说明TFC和CMMT的层间距大于NMMT;改性PLA具有良好的物理性能和力学性能,改性NMMT含量越多,体系的团聚现象就越严重;当w(改性NMMT)=3%(相对于原料总质量而言)时,制备的纳米复合材料综合性能相对最好,并且具有环保佳、相容性良好和可降解等优点。     

聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料的制备及其微孔发泡性能

通过双螺杆挤出机熔融混合制备聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料,研究了纳米复合材料力学性能、流变性能和结晶性能。XRD和TEM测试结果表明:蒙脱土以插层结构分散在复合材料中。对于不同的蒙脱土含量,材料性能测试表明:2%蒙脱土所对应的纳米复合材料的力学性能和流变性能最好。文中选取了蒙脱土质量分数为2%的复合材料以超临界二氧化碳为发泡剂进行微孔发泡,泡孔形态分析表明:蒙脱土在发泡过程中起成核剂的作用,增加了PLA发泡材料的泡孔密度,减小泡孔尺寸。     

聚氨酯/蒙脱土纳米复合材料

综述了聚氨酯／蒙脱土纳米复合材料的制备、结构表征和热力学性能，对制备过程进行了热力学分析，并对其发展前景进行了讨论。聚氨酯／蒙脱土纳米复合材料是一种新型的有机／无机纳米复合材料。在无机材料含量远低于常规填充量的情况下复合材料就可以具有较好的力学性能、阻隔性，热稳定性能也显著提高。     

尼龙1212/蒙脱土纳米复合材料的制备与性能研究

通过插层聚合制备了尼龙1212／蒙脱土纳米复合材料，研究了反应条件、蒙脱土含量对复合材料性能的影响，并分析了原因。结果表明，聚合时加搅拌所制备复合材料的性能优于未加搅拌的，反应温度为240℃时复合材料的拉伸强度最高；蒙脱土含量为4％时，复合材料的拉伸强度达到最大值，比纯尼龙1212提高18．9％，蒙脱土含量为6％时，复合材料的缺口冲击强度最高，比纯尼龙1212提高21．3％。     

聚乳酸/醋酸淀粉/有机蒙脱土纳米复合材料性能的研究

采用熔融插层法制备了聚乳酸/醋酸淀粉/有机蒙脱土（PLA/AS/OMMT）纳米复合材料,利用差示扫描量热仪、动态流变仪和扫描电子显微镜分析了OMMT对纳米复合材料热性能、流变行为和相形态的影响。结果表明,OMMT的加入降低了纳米复合材料的玻璃化转变温度和结晶温度;位于相界面的OMMT增强了PLA和AS两相间的相互作用并降低界面张力,使分散相AS颗粒的尺寸减小、尺寸分布变窄,有效抑制了AS的聚集。     

聚乳酸／PBAT共混物的制备及其性能研究

用熔融挤出法制备了聚乳酸饼苯二甲酸-己二酸-1，4-丁二醇三元共聚酯（PLA／PBAT）共混物，研究了聚乳酸／PBAT共混物的力学性能、热性能以及相容性。结果表明：共混物的冲击强度及断裂伸长率随着PRAT含量的增加而增大，在PBAT含量为30％时，断裂伸长率最大，达到9％，PBAT的加入降低了共混物的拉伸、弯曲性能，但在添加量较少的情况下（如5％和10％），拉伸、弯曲性能下降不大。退火处理极大的提高了材料的维卡软化温度。当PBAT含量较高时，共混物的断面可以明显的观察到不相容的两相结构。     

聚乳酸／功能化石墨烯纳米复合薄膜的制备与性能

以十八烷基胺修饰氧化石墨烯(GO–ODA)为纳米填料,通过溶液铸膜法制备了聚乳酸(PLA)／GO–ODA纳米复合薄膜。用傅立叶变换红外光谱和扫描电子显微镜对GO–ODA及纳米复合薄膜的化学结构及形貌进行了表征,并对纳米复合薄膜的拉伸性能、热稳定性和透氧率进行了测试。结果表明,GO–ODA与PLA具有良好的相容性,可均匀分散于PLA基体中,对PLA膜起到增韧增强的效果,同时GO–ODA的加入使PLA的热稳定性和氧气阻隔性均有所提高。     

聚乳酸/乙基纤维素生物降解膜的制备及其性能

将聚乳酸(PLA)和乙基纤维素(EC)的三氯甲烷溶液采用溶液浇铸法成功制备了聚乳酸/乙基纤维素复合膜.用红外光谱(FTIR)表征了复合膜结构,并测试了其力学性能和共混物降解性能.FTIR测试结果显示:复合膜中存在强烈的氢键相互作用.力学测试结果表明:烯基琥珀酸酐(ASA)对该复合膜具有良好的增塑效果.当膜中PLA质量分数w(PLA)≤37%时,PLA对复合膜起增强作用.随着EC含量的增加,共混物的亲水性增加,PLA/EC的降解速度增加.     

聚己内酯/聚乳酸/竹纤维复合材料制备及性能

以聚己内酯（PCL）和聚乳酸（PLA）共混物为基材,竹纤维（BF）作为增强材料,硅烷偶联剂为改性剂,通过模压成型制备了PCL/PLA/BF复合材料。研究了PCL和PLA质量比、BF质量分数、硅烷偶联剂用量以及模压温度对复合材料性能影响。结果表明,适宜的PCL/PLA质量比为1∶1,BF质量分数为40 %时BF/PCL/PLA复合材料的冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率分别达到最大值11.26 kJ/m2,12.68 MPa和5.2 %;硅烷偶联剂用量为1 %时复合材料的冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率分别达到最大值15.11 kJ/m2、13.15 MPa和5.8 %;模压温度为150 ℃时,复合材料的冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率分别达到最大值14.51 kJ/m2、13.75 MPa和5.8 %。     

聚乳酸/玄武岩纤维复合材料的制备及性能研究

利用混杂原理,先将玄武岩纤维与聚乳酸纤维混合制成针刺毡,再与聚乳酸树脂复合,以提高树脂基体对增强体结构的渗透和结合性能。采用正交试验法,以混杂针刺毡中聚乳酸纤维含量、复合层压压力、复合层压温度为影响因素,讨论了混杂复合层压工艺对复合材料力学性能的影响。结果表明,采用混杂复合工艺有利于复合材料力学性能的改善,且混杂纤维含量在一定范围内时,复合材料的力学性能会随着混杂纤维含量的增加而线性增强,同时复合层压压力的增加也有利于复合材料力学性能的改善;采用混杂复合工艺时,复合层压温度对复合材料力学性能的影响规律不同于传统层压复合时复合层压温度对复合材料力学性能的影响,复合层压温度过高不利于复合材料力学性能的提高。     

原位反应法制备聚乳酸/聚氨酯共混物及性能

以聚乳酸（PLA）、聚四氢呋喃醚二醇（PTMG）和液化4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯（L-MDI）为原料,通过原位反应法制备了PLA/聚氨酯（PU）共混物,研究了PLA/PU共混物的反应原理、力学性能、断面形貌、动态流变性能以及结晶性能。结果表明,在原位反应中有微交联结构PU生成,且伴随着PLA的扩链和枝化反应;PLA/PU共混物的韧性得到显著提高,当PU含量为30 %（质量分数,下同）时,共混物的断裂伸长率、断裂韧性和缺口冲击强度分别达到230 %、134.13 MJ/m3和34.19 kJ/m2,较纯PLA分别增加了16.6、8.1和11.1倍,此时拉伸强度仍保持在较高水平（49.7 MPa）;纯PLA和PLA/PU共混物熔体均为假塑性流体,共混物具有更高的储能模量和复数黏度;PLA/PU共混物比纯PLA的结晶速率高,晶体完善程度高。     

Preparation of Poly(lactic acid) Nanocomposite via Catalyst-Modified Montmorillonite

Biopolymer nanocomposite of polylactic acid was synthesized from lactic acid using tin ions exchanged Cloisite Ca⁺⁺. The tin molecules between the Cloisite Ca⁺⁺ layers catalyzed the lactic acid polymerization and also this clay played a role as a nanofiller. Presence of tin molecules increased the molecular weight of the polymer compared with the polymer that was synthesized with the presence of just Cloisite Ca⁺⁺. Both exfoliated and intercalated nanocomposite structures were observed as the results of X-ray diffraction analysis and transmission electron microscopy images. Also, changes of polymer's thermal degradation and other thermal properties such as glass transition temperature, melting temperatures were investigated via thermogravimetric analysis and differential scanning calorimetry.     

Transport Properties of Poly(lactic acid)/Clay Nanocomposites

Poly(lactic acid) (PLA) is one of the most promising sustainable alternatives to petroleum‐based polymers. One of the main applications is in the packaging industry. Therefore, this article deals with the evaluation of gas transport properties polylactic acid 2003D nanocomposite. Montmorillonite‐based fillers, Cloisite® 10A, 20A, 30B and natural Cloisite® Na⁺, intended to enhance the transport properties, were incorporated into a series of PLA films. The influence of the additive on the transport properties was studied under the conditions of melt processing. Further material morphology was assessed using X‐ray diffraction and transmission electron microscopy. The best results achieved compositions with PLA/Cloisite10A and Cloisite 30B with improvement more than 50%. POLYM. ENG. SCI., 59:2498–2501, 2019. © 2019 Society of Plastics Engineers     

聚乳酸/木粉复合材料的制备与力学性能研究

以聚乳酸(PLA)为基体,木粉为填料,分别采用热压成型和注塑成型方法制备了PLA/木粉复合材料。实验研究结果表明:当木粉用量由20%增加到60%时,PLA/木粉复合材料的拉伸强度由41.83 MPa降至15.96MPa;弹性模量由1 035.96 MPa降至283.43 MPa,断裂伸长率由7.04%降至1.73%。