綿竹耀隆化工有限公司 > 技術(shù)支持 > 磷酸鋯 聚合物領(lǐng)域磷酸鋯 聚合物領(lǐng)域
聚乳酸PLA改性
聚乳酸（以下簡稱PLA），其作為可再生資源聚合物的典范，是一種生物相容性非常好的聚合物，更是在資源短缺環(huán)境下非常理想的一類聚合物：來源是基于可再生資源，生產(chǎn)的產(chǎn)品性能足夠好，使用完可以在有限的時間內(nèi)降解，降解后的產(chǎn)物可以重新用于生產(chǎn)。它的出現(xiàn)也激勵著人們開發(fā)出更多類似的材料。
PLA已經(jīng)廣泛用作可降解性手術(shù)縫合線等生物醫(yī)用材料，并且基于PLA的塑料已經(jīng)在市場上出現(xiàn)，可以作為包裝與纖維應(yīng)用，優(yōu)勢在于與一般的塑料相比它的降解周期更短，對環(huán)境的污染自然就更小，同時降解產(chǎn)物就是單體乳酸，所以可以回收再利用。
難點與技術(shù)
PLA雖廣泛用于包裝、生物醫(yī)學(xué)、運輸和結(jié)構(gòu)應(yīng)用中，但其較差的熔體粘性、脆性和低熱阻意味著它不能完全滿足工業(yè)和醫(yī)學(xué)應(yīng)用的要求。
為了嘗試并克服PLA的這些問題，并因此拓寬其潛在的應(yīng)用，已經(jīng)有許多學(xué)者研究了各種技術(shù)以改進其性質(zhì)和可加工性。
例如：
1、用于改進聚合物的材料性質(zhì)的方法有添加填料、增塑劑或第二共混組分。填料法是最有效、最實用和最具成本效益的提高PLA性能的方法之一。典型的填料包括滑石粉、粘土、納米管和石墨烯。
2、此外，利用納米復(fù)合技術(shù)針對聚乳酸存在的性能缺陷進行改性研究具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價值。層狀納米材料如α-磷酸鋯( α-ZrP) 、石墨烯、層狀雙氫氧化物( LDH) 、層狀硅酸鹽等兼具異相成核和填充增強的雙重作用，被廣泛用于聚合物納米復(fù)合材料。其中α-ZrP 耐酸耐堿，熱穩(wěn)定性和機械強度優(yōu)異，且具有晶片形貌規(guī)整可控等優(yōu)點。
聚乳酸改性
利用納米層狀磷酸鋯對聚乳酸進行改性，其納米片層能均勻分散在PLA 基體中形成納米復(fù)合結(jié)構(gòu)，并使其力學(xué)性能、加工性能和熱穩(wěn)定性得到改善。
實施方法
首先采用溶液插層法，將合成的插層劑十一烷醇三甲基溴化銨( UHTB) 嵌入α-ZrP 層間，獲得UHTB-ZrP 雜化物。再利用聚乳酸合成單體丙交酯對UHTB-ZrP 雜化物進行原位插層聚合制備齊聚乳酸進一步有機改性的層狀α-ZrP ( 記作：OZrP) 。
然后，以生物聚酯PLA為基體，以具有納米片層結(jié)構(gòu)的OZrP 為增強相，通過溶液澆鑄法制備PLA/OZrP 復(fù)合材料。
結(jié)果表明
1、改性磷酸鋯在PLA 基體中起到增強作用，當(dāng)添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1% 的OZrP時，PLA/OZrP 復(fù)合材料的拉伸強度從31.3 MPa 提高到53.5 MPa，比純PLA 提高了70.9%，而斷裂伸長率基本保持不變；
2、較低的熔體黏彈性有利于PLA/OZrP 復(fù)合材料的加工,而少量OZrP 有降低體系的彈性模量和儲能模量的作用，這種作用在低添加量時增長迅速，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于2%～ 2.5%后該作用效果提升趨于停滯。如：當(dāng)1%左右的添加量時復(fù)數(shù)黏度降低到純PLA 的19%，而3%添加量時降低至純PLA 的8.11%。因此，復(fù)數(shù)黏度則隨著改性磷酸鋯含量的增加而顯著降低，顧：僅添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的OZrP 即可顯著降低PLA/OZrP 復(fù)合材料熔體的復(fù)數(shù)黏度，能夠有效改善聚乳酸的加工性能；
3、此外，添加少量的改性ZrP后，PLA/OZrP 復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性也得到一定的改善。
PLA已經(jīng)廣泛用作可降解性手術(shù)縫合線等生物醫(yī)用材料，并且基于PLA的塑料已經(jīng)在市場上出現(xiàn)，可以作為包裝與纖維應(yīng)用，優(yōu)勢在于與一般的塑料相比它的降解周期更短，對環(huán)境的污染自然就更小，同時降解產(chǎn)物就是單體乳酸，所以可以回收再利用。
難點與技術(shù)
PLA雖廣泛用于包裝、生物醫(yī)學(xué)、運輸和結(jié)構(gòu)應(yīng)用中，但其較差的熔體粘性、脆性和低熱阻意味著它不能完全滿足工業(yè)和醫(yī)學(xué)應(yīng)用的要求。
為了嘗試并克服PLA的這些問題，并因此拓寬其潛在的應(yīng)用，已經(jīng)有許多學(xué)者研究了各種技術(shù)以改進其性質(zhì)和可加工性。
例如：
1、用于改進聚合物的材料性質(zhì)的方法有添加填料、增塑劑或第二共混組分。填料法是最有效、最實用和最具成本效益的提高PLA性能的方法之一。典型的填料包括滑石粉、粘土、納米管和石墨烯。
2、此外，利用納米復(fù)合技術(shù)針對聚乳酸存在的性能缺陷進行改性研究具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價值。層狀納米材料如α-磷酸鋯( α-ZrP) 、石墨烯、層狀雙氫氧化物( LDH) 、層狀硅酸鹽等兼具異相成核和填充增強的雙重作用，被廣泛用于聚合物納米復(fù)合材料。其中α-ZrP 耐酸耐堿，熱穩(wěn)定性和機械強度優(yōu)異，且具有晶片形貌規(guī)整可控等優(yōu)點。
聚乳酸改性
利用納米層狀磷酸鋯對聚乳酸進行改性，其納米片層能均勻分散在PLA 基體中形成納米復(fù)合結(jié)構(gòu)，并使其力學(xué)性能、加工性能和熱穩(wěn)定性得到改善。
實施方法
首先采用溶液插層法，將合成的插層劑十一烷醇三甲基溴化銨( UHTB) 嵌入α-ZrP 層間，獲得UHTB-ZrP 雜化物。再利用聚乳酸合成單體丙交酯對UHTB-ZrP 雜化物進行原位插層聚合制備齊聚乳酸進一步有機改性的層狀α-ZrP ( 記作：OZrP) 。
然后，以生物聚酯PLA為基體，以具有納米片層結(jié)構(gòu)的OZrP 為增強相，通過溶液澆鑄法制備PLA/OZrP 復(fù)合材料。
結(jié)果表明
1、改性磷酸鋯在PLA 基體中起到增強作用，當(dāng)添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1% 的OZrP時，PLA/OZrP 復(fù)合材料的拉伸強度從31.3 MPa 提高到53.5 MPa，比純PLA 提高了70.9%，而斷裂伸長率基本保持不變；
2、較低的熔體黏彈性有利于PLA/OZrP 復(fù)合材料的加工,而少量OZrP 有降低體系的彈性模量和儲能模量的作用，這種作用在低添加量時增長迅速，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于2%～ 2.5%后該作用效果提升趨于停滯。如：當(dāng)1%左右的添加量時復(fù)數(shù)黏度降低到純PLA 的19%，而3%添加量時降低至純PLA 的8.11%。因此，復(fù)數(shù)黏度則隨著改性磷酸鋯含量的增加而顯著降低，顧：僅添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的OZrP 即可顯著降低PLA/OZrP 復(fù)合材料熔體的復(fù)數(shù)黏度，能夠有效改善聚乳酸的加工性能；
3、此外，添加少量的改性ZrP后，PLA/OZrP 復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性也得到一定的改善。
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