聚乳酸吹膜专用树脂的制备及其薄膜成型加工技术的研究

聚乳酸（PLA）是新世纪最佳绿色环保材料，有望成为石油基通用塑料的替代产品之一，其中最有应用前景的一大类制品就是膜制品。但是,PLA薄膜存在韧性较差、缺乏柔性和弹性、撕裂强度低等缺点，限制了它的广泛应用。本项目拟从PLA的化学与物理改性入手改善其综合性能。首先以多羟基醇为引发剂，经过开环聚合得到一系列多臂PLA。研究多臂PLA的分子参数（分子量及分子量分布、多臂数量、末端基结构等）对材料熔体强度的影响，实现PLA成型过程中熔体强度影响因素的定量描述。其次，以各种臂数和臂长的PLA作为线性PLA的增强增韧剂，研究其对材料柔顺性﹑韧性和抗撕裂强度性能的影响。再次，研究分子结构因素对PLA降解过程及PLA熔体流动性和耐热性能的影响规律，建立控制聚乳酸热降解的方法。最后研究吹塑过程中PLA的成膜过程，建立吹塑过程的控制技术和理论方法，获得PLA吹塑成型加工技术。

聚乳酸（PLA）膜的出现为解决不可再生石油资源的严重短缺和环境污染等问题提供了有效的手段。然而, PLA膜的脆性高、结晶速率低和熔体强度低等问题限制了它的广泛应用。本项目通过物理改性和化学改性相结合的方法，成功的制备了高韧性，高熔体强度的聚乳酸薄膜。首先通过化学合成的方法，实现了对聚乳酸改性剂（多臂聚乳酸以及聚乳酸共聚物）分子参数（分子结构、分子量及分子量分布、链段组成、多臂数量等）的控制；然后通过物理共混的方法确定了聚乳酸改性剂的用量和加工工艺对聚乳酸共混树脂相容性、熔体强度、韧性、结晶性能和降解性能的影响。通过在聚乳酸中引入多臂聚乳酸，聚乳酸共混树脂的复数粘度提高了近2倍，结晶速度加快，同时界面间具有很好的界面结合。通过在聚乳酸中引入聚乳酸基柔性嵌段共聚物和聚乳酸基的扩链剂，聚乳酸共混树脂的断裂伸长率提高了80倍；复数粘度提高了近2个数量级，具有明显的应变硬化现象，表明熔体强度大大提高；聚乳酸共混树脂间具有较好的相互作用，没有明显的相分离；实现了加工过程中对PLA熔体稳定性的控制，建立了控制聚乳酸热降解的方法。建立了PLA膜的性能和加工工艺的对应关系，确定了适宜的PLA基聚合物的分子特征及用量，实现了聚乳酸薄膜实验室规模的制备，方法切实可行。项目的成果对丰富生物可降解聚合物的成型理论和方法具有重要的价值，对PLA薄膜在实际中的推广应用具有重要的指导作用。