聚乳酸是世界公认的最具可实用性和最廉价的生物基可降解塑料,但是聚乳酸的不耐高温和脆性显著这两大缺陷也一直困扰着研究者和工业界。自2009年以来,中科院宁波材料所朱锦研究员团队在聚乳酸材料领域不断取得突破。继成功研制出耐热透明聚乳酸以来(Heat Resistant Polylactic acid with Good Clarity,2011 ANTEC 2011,Boston.),该团队继续在聚乳酸材料领域的低成本化,脆性增韧领域实现突破。团队通过加入淀粉作为填料,在保持聚乳酸材料可生物降解性的同时,大幅度降低了成本。为了改善共混材料的脆性和相容性,研究人员对淀粉进行化学改性,然后加入植物油,不仅大大提高了聚乳酸/淀粉共混物的韧性,同时改善了材料的冲击强度。
研究人员通过马来酸酐或六亚甲基二异氰酸酯对淀粉颗粒进行改性,然后加入环氧大豆油,蓖麻油或桐油酸酐,通过螺杆共混挤出,形成聚乳酸/改性淀粉/植物油三元共混物。研究人员发现植物油的浓度对该混合体系的机械性能存在决定性的影响。植物油浓度太低,该三元共混物的韧性增强效应不明显。植物油浓度太高,聚乳酸中分散的植物油会降低混合物的韧性,破坏增韧效果。只有植物油浓度适中,并在改性淀粉周围形成柔性界面层后,体系的韧性和冲击强度才会大幅度提升。以上一系列研究成果已在相关领域的权威杂志Carbohydrate Polymers上发表并有三篇文章已接受(2013, 92: 810– 816; 2013, 94: 235– 243; DOI:10.1016/j.carbpol.2013.02.054)。
后续的相关研究仍在进行中,相关科研人员将继续沿着全生物基、全降解的思路对聚乳酸进行增韧改性、耐温提高和低成本化研究,为推进聚乳酸大面积应用做出贡献。
桐油酸酐在改性淀粉表面形成柔性界面层,起到增韧增强的作用
- 曼大李加深团队 Int. J. Biol. Macromol.:面向骨组织修复的3D聚乳酸多孔纤维海绵 2024-04-23
- 曼彻斯特大学李加深团队《Mater. Design》: 静电纺丝薄膜制备人造血管新策略 2024-03-15
- 中科院理化所张铁锐团队 JACS:直接光重整聚乳酸塑料到高选择性丙酮酸 2024-02-07
- 中科院兰州化物所王晓龙团队 Nat. Commun.:荧光水凝胶设计新策略 - 多重氢键诱导的非传统红色荧光水凝胶 2024-04-28
- 中科院理化所王树涛课题组 Adv. Mater.:在管理慢性伤口粘性渗出液方面取得研究进展 2024-04-21
- 中科院化学所宋延林/李会增团队 AFM:以结构色为基础的多重信息加密打印 2024-04-19
- 波士顿学院牛嘉教授团队 JACS:糖化学在高分子合成中的新应用 - 糖基环乙烯酮缩醛(CKA)的区域和立体选择性定量开环聚合 2024-02-19