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东北林业大学:同步实现聚乳酸材料的机械性能提升与加速降解

2026-10-16 12:10:13

同步实现聚乳酸材料的机械性能提升与加速降解

摘要概述

在本工作中，采用PLA为基体制备得到聚乳酸/木面粉/聚甲基丙烯酸甲酯（PLA/WF/PMMA）复合材料，采用不同粒径的WF进行填充改性，结果显示，150um<颗粒尺寸<180um的WF实现了PLA/WF/PMMA机械性能的最佳提升。拉伸强度、弯曲模量和杨氏模量分别相较于纯PLA提升了10.02%、37.21%和32.80%。此外，PMMA与WF合作极大加速了PLA的水解过程，最终取得了良好表现。同时提升机械性能并加速降解对扩大PLA应用具有重大意义。

示意图

创新点

1、PMMA在水解过程中巧妙锁定WF，加速复合材料的降解。

2、加速水解和机械改性同时实现。

图文导读

如图所示，PLA/WF/PMMA复合材料的制备与水解示意图。

如图所示，956cm-1处非结晶区偏移，867cm-1结晶区链松散，表明PMMA和WF的加入导致PLA分子链松散积累。

如中所示，随着PLA/WF/PMMA 的颗粒尺寸增加，Tg, Tc以及Tm逐渐上升，但WF颗粒较大且粗且多空隙结构阻碍了PLA分子链在成型过程中的运动。

如图所示，WF的初始降解温度和热降解速率低于PLA。在PLA中引入WF后，复合材料（PLA/WF）的热降解速率加快。PLA/PMMA材料由于PMMA和PLA分子链的紧密纠缠所致，其热降解速率降低。

图a-f所示，PLA/WF/PMMA-2的机械性能尤为出色。其中，拉伸强度、弯曲模量、弯曲强度和杨氏模量分别提升了10.02%、37.21%、4.34%和32.80%。表明PLA和WF极性差异很大，因此混合工艺中两者的兼容性较差。

如图A-D展示，三相连续结构的PLA/WF/PMMA-2成功组成，PLA与PMMA包体右侧形成的分子链相互交织，表现出相对优异的机械性能。

如图所示，PLA/WF/PMMA相对于纯PLA具有强烈的亲水性质，WF与聚合物之间的界面间隙提高复合材料的亲水性能。

如图所示，纯PLA的质量几乎随时间线性递减，水解速率非常缓慢。然而，PLA/WF/PMMA随着时间推移几乎下降得越来越快，最终残余质量保持在约20 wt%。

如图所示，随着PLA逐渐降解，WF涂层的损失效应从基底逐渐消失，PLA/WF/PMMA，湿样始终保持原始尺寸和模型，表明PMMA的存在导致连续三相结构的形成，并且有效提升了机械性能。

结论

本工作通过与PLA、WF和PMMA的熔融混合制备。填充PLA降低了整体成本，并大大提升了材料的吸湿性和亲水性。PMMA通过构成具有自身刚性材料且与PLA极佳兼容性的三相连续结构，有效提升了材料的机械性能。PLA/WF/PMMA（150微米<WF<180微米）的拉伸强度（上升10.02%）、弯曲强度（提升4.34%）、弯曲模量（增长37.21%）以及杨氏模量（上升32.80%）均在纯PLA方面取得了一定进步。断裂伸长和冲击强度仍保持在纯PLA的86.14%和89.95%。此外，极大加速材料降解， PLA/WF/PMMA的降解速率远快于纯PLA。

END

文献来源：

International Journal of Biological Macromolecules ( IF 8.5 )

Pub Date : 2018-12-18

DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2018.12.148

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会议日程：

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3月20日下午	塑料循环利用	植物纤维与淀粉

参会费用

类别	除夕前费用	除夕后费用
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