聚乳酸(PLA)作为一种生态友好型的可生物降解聚酯材料,其优异的强度和模量、良好的加工热塑性、出色的光学透明度以及生物相容性等让其拥有无限的应用潜力空间。但是PLA也存在一些缺陷,如内在固有的脆性、结晶速率缓慢、耐热性差、以及加工温度区间窄等限制了 PLA的广泛应用。在本文中主要使用聚醚酯热塑性弹性体(TPEE)对PLA进行共混增韧,并加入多环氧系扩链剂(ADR)对不相容的PLA/TPEE共混体系进行原位化学增容。(1)分别以90℃及110℃等温冷结晶热处理PLA/TPEE/ADR(80/20/X)共混样品,得到具备高抗冲韧性及高耐热性的PLA共混材料,并探讨热处理温度与结晶结构、抗冲韧性以及耐热性能之间的关系。流变转矩和熔体质量流动速率(MFR)说明ADR的加入使大分子扩链,共混熔体明显增黏。非等温结晶行为的测试中,分析出在较快降温速率(≥10℃/min)下得到的PLA及其混合物的结晶度极低,接近非晶态。由于ADR的加入使得PLA和TPEE产生扩链/支化反应,导致材料黏度增大,致使分子链及链段规则排列能力变差,从而抑制固体冷结晶过程。故随着ADR含量增加,共混物的非等温冷结晶能力变差。研究共混物的等温冷结晶动力学,发现随着等温冷结晶温度(Tc)从80℃升温至110℃时,PLA基体的冷结晶速率不断增大,半结晶时间(t1/2)显著缩短:而在同一温度下,半结晶时间随着ADR含量的增大有增大的趋势。但当等温结晶温度超过80℃时,ADR添加量大小对半结晶时间的延长作用和对结晶的阻碍效应变得不明显。通过结晶度的计算发现热处理后的样品结晶度比急冷样提高约31%～41%不等,且I10℃下热处理的结晶度会比90℃下略高。结合广角X射线衍射(WAXD)和差示扫描量热(DSC)曲线的结果可看出PLA的晶体结构并未受TPEE和ADR的加入的影响,且110℃等温冷结晶处理样品中PLA以a晶型存在为主,而90℃的有α晶型产生。样品的结晶度、抗冲韧性以及耐热性之间存在一定依赖关系,即提高了样晶的结晶度,其抗冲韧性以及耐热性也随之提高。从综合性能以及生产效率角度可以得出在110℃下等温冷结晶处理PLA/TPEE/ADR样晶10 min是更好的选择。(2)我们发现对于“一步法”制备的PLA/TPEE/ADR(95/5/X)共混物材料,TPEE的加入会显著改善PLA材料的拉伸韧性,但较大尺寸的TPEE分散相会造成材料透光性能的大幅丧失。为使ADR的增容效果和对TPEE分散相细化作用更强,在“一步法”(记为PLA/TPEE/ADR)基础上改进共混工艺引入“二步法”(记为PLA/(TPEE/ADR))来制备一种基于增强界面增容反应的兼具拉伸韧性及透明性的高性能PLA/TPEE改性膜材。二步法中预先将ADR与TPEE树脂进行熔融共混制备环氧化的TPEE树脂(TPEE-ADR)。当TPEE-ADR与PLA进行熔融共混时,在两者相界而上会比一步法原位生成更多数量的PLA-ADR-TPEE增容大分子,起到强化界面增容和细化分散相的效果。结合扭矩和MFR说明ADR含量越高,扩链反应越多,熔体黏度越大。且因二步法的预先环氧反应引发熔体黏度小,其扭矩及MFR都要低于一步法。通过扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观察,确定二步法相较一步法来说对PLA/TPEE共混体系具有更强烈的增容细化效果,甚至可将弹性体分散相细化至70nm左右。相应地,共混物的透明性随着弹性体分散域的尺寸降低而上升,一步法较二元简单共混物透光率有3%～20%的提升,二步法总体的透光率要比一步法高出26%～31%不等,最高可达88.3%。PLA/TPEE二步法共混物的拉伸强度略低于纯PLA但比一步法高出6～12 MPa不等,且其拉伸的断裂伸长率可达250%以上,相较纯PLA大大提高。此研究中综合共混物的透光性以及拉仲性能,二步法所得PLA/(TPEE/ADR)95/(5/0.5)共混物的综合性能最佳,是制备高透光、高拉仲性能PLA膜的理想材料。