环境友好型增塑剂增韧聚乳酸的最新研究进展

彭少贤^1,2，蔡小琳^1,2，胡欢^1,2，赵西坡^1,2

1. 湖北工业大学材料与化学工程学院绿色轻工材料湖北省重点实验室2. 湖北工业大学绿色轻质材料与加工协同创新中心

摘 要：聚乳酸(PLA)是一种高模量、高强度的生物可降解热塑性聚酯,具有良好的生物相容性,且不污染环境,是目前最有发展前景的环保材料之一。然而,纯PLA分子链刚性大、性脆、结晶速率慢,这些缺点都极大地限制了PLA在各领域的应用。近年来,PLA的增韧研究越来越引起了研究者们的重视,增塑改性就是增韧PLA的有效方法之一。增塑能提高PLA分子链的运动能力,减小分子链间的作用力,从而改善PLA的加工流动性和脆性。但增塑剂与PLA相容性不佳,小分子增塑剂易迁移,大分子增塑剂会与PLA发生相分离。为防止PLA制品带来的危害,学者们纷纷开始研究环境友好型增塑剂对PLA的增韧效果。最近,比较热门的环境友好型增塑剂有柠檬酸酯类增塑剂、聚乙二醇(PEG)、乳酸低聚物(OLA)、植物油基增塑剂等。柠檬酸酯类增塑剂对PLA的增塑效果好,增塑后PLA的断裂伸长率增至400%,但增塑后的PLA材料变软,力学性能达不到应用要求,且柠檬酸酯类增塑剂易从PLA材料中迁出,材料最终性能将变得更差。PEG能有效增韧PLA,但PEG易与PLA发生相分离,随后,学者们将PEG接枝在PLA链上进行增塑,取得了不错的增韧效果。OLA与PLA具有相似的化学结构,且相容性较好,直链OLA增塑PLA后其延展性显著提高,但材料强度明显下降。同时,还可以利用支化OLA增塑PLA,使PLA中的结晶区域与无定形区域达到平衡来提高PLA的韧性。植物油基增塑剂可生物降解、环境友好、易于获得,且源于可再生资源,但与PLA的相容性差,易发生相分离。本文主要总结了近几年国内外学者在增韧聚乳酸方面的研究,并分别综述了柠檬酸酯类增塑剂、聚乙二醇(PEG)、乳酸低聚物(OLA)、植物油基增塑剂对PLA材料结构和性能的影响,分析了各类增塑剂增塑PLA中还存在的问题,以期为制备高透明、高性能且可生物降解的PLA材料提供参考。

关键词：聚乳酸;增塑改性;乳酸低聚物(OLA);生物基增塑剂;