聚D-乳酸共聚物的分子结构设计及其对聚L-乳酸韧性及耐热性能的影响

聚L-乳酸（PLLA）是一种植物来源的可生物降解材料，具有良好的力学强度与透明度，但是韧性和热变形温度较低。根据聚D-乳酸（PDLA）与PLLA的立构复合物对PLLA的结晶有促进作用，我们拟在增韧剂如聚丁二酸丁二醇酯、聚己内酯等分子末端以羟基封端，采用D-丙交酯开环聚合的方法合成嵌段、支化及超支化共聚物，与PLLA混合后，有望得到既具有良好的韧性又具有较高的热变形温度的PLLA改性材料。用FTIR、NMR等方法确定共聚物结构，研究反应条件如：反应温度、反应时间、催化剂用量等对共聚物结构的影响并通过改变反应条件来控制产物的结构。使用DSC、POM等方法研究不同结构的共聚物对PLLA结晶形貌、结晶速率、晶体生长速率等性能的影响。对共聚物/PLLA混合物的力学性能和热变形温度进行测定，探索共聚物结构-PLLA韧性-PLLA结晶速率之间的一般联系，为PLLA的实际应用作出理论指导。

本项目拟通过对PDLA进行分子设计，合成一系列不同结构的PDLA分子，如多臂支化PLA，不同柔性高分子如PBS，PEG等与PDLA的共聚物。采用溶液共混或熔融共混的方法将不同结构的PDLA共聚物与PLLA混合，主要研究不同结构的PDLA对PLLA力学性能及耐热性能的影响。结果表明：（1）当填加量达到30wt%时，无论是支化PLA，还是嵌段PDLA，均能提高PLLA的韧性，而同时强度没有下降；（2）立构结晶与均聚结晶属于竞争关系，当PDLA填加量达到或超过30wt%时，以立构结晶为主，由于立构结晶具有更高的熔点，此时共混物的耐热性得到明显提高。上述结果直接证实，可以通过对PDLA分子进行结构合理设计，得到具有高强度，高韧性及高耐热性的改性PLA新材料。