【摘 要】
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在众多生物基高分子材料中,具备良好生物相容性的聚乳酸(PLA)以其高强度和高模量,在食品包装、生物医药、组织工程等领域极具应用潜力。但是由于存在韧性差、结晶速率慢和耐热性差等缺点,使PLA的应用发展受到了限制。为了能够在对PLA增韧的同时保持其生物基属性,选取了同样是生物基材料的尼龙11(PA11)作为PLA的增韧材料。PA11不仅具有高强和高韧的特点,而且结晶速率快,利用其增韧PLA可实现材料的
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在众多生物基高分子材料中,具备良好生物相容性的聚乳酸(PLA)以其高强度和高模量,在食品包装、生物医药、组织工程等领域极具应用潜力。但是由于存在韧性差、结晶速率慢和耐热性差等缺点,使PLA的应用发展受到了限制。为了能够在对PLA增韧的同时保持其生物基属性,选取了同样是生物基材料的尼龙11(PA11)作为PLA的增韧材料。PA11不仅具有高强和高韧的特点,而且结晶速率快,利用其增韧PLA可实现材料的刚韧平衡,制备出高性能的生物基材料。界面相容性是材料宏观性能的影响因素之一。本文通过反应性共混的方法,以多官能团环氧低聚物(ADR)作为增容剂,在改善PLA与PA11相容性的同时达到对PLA增韧的效果。在反应性增容的作用下,界面表现出较好的粘附作用,材料的力学性能因此也大幅度的提高,其中PLA/PA11/ADR(60/40/0.7)组分的断裂伸长率、拉伸强度和冲击强度分别达到了454.41%、77.57MPa和9.59kJ/m~2。界面相容性的改善也使材料对氧气和水蒸气阻隔性能得到提升,PLA/PA11/ADR(60/40/0.7)组分的氧气和水蒸气的透过量与纯PLA相比分别降低了81.81%和54.60%。为了降低界面增容作用对PLA结晶行为的限制,改性纳米二氧化硅(MS)的加入不仅能够促进了PLA的结晶行为,而且使材料的强度也得到了进一步的补强。PLA/PA11/ADR/MS(60/40/0.7/1)复合材料的拉伸强度和冲击强度与PLA/PA11/ADR(60/40/0.7)组分相比分别提高了7.06%和55.10%。通过对PLA及其复合材料进行非等温结晶动力学和等温退火结晶行为的研究,深入的了解了温度场与材料结晶行为以及结晶度与材料力学性能之间的关系。非等温结晶动力学的结果表明MS的存在使PLA的结晶速率加快,结晶活化能降低;等温退火后复合材料的力学强度随PLA的结晶度的增加而增加,其中退火40min后,复合材料的拉伸强度和冲击强度分别从未退火组分的72.44MPa和13.68kJ/m~2提高到PLA/PA11/ADR/MS(60/40/0.7/1)组分的82.35MPa和15.36kJ/m~2;由于等温结晶后复合材料内部分子链段缠结程度加深,材料的储能模量和玻璃化转变温度也因此与PLA的结晶度呈显出正相关变化。
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