纳米蒙脱土丙交酯原位复合制备聚乳酸复合材料开题报告

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1、开题报告纳米蒙脱土丙交酯原位复合制备聚乳酸复合材料（1）选题的背景、意义传统石油工业在过去一个世纪取得了飞速发展，各式性能的塑料制品，橡胶制品和纤维制品进入普通人家，极大方便了人们生活。随着时间推移，它的弊端也日益显现出来。它的废弃物的处理成为了一个棘手的问题。本文研究的聚乳酸MMT纳米复合材料具有生物可降解性，它迎合了当前的发展趋势。聚乳酸的原料可以来自废弃的植物。它具有酯基，在自然界中受到光照，较高温度或细菌的作用后会断开降解单纯的聚乳酸制品机械强度，储能模量都不是很高，这限制了它的推广和应用。现在一般的方法是在聚乳酸中混入天然纤维。纤维与基体的结合情况会很大程度影响它的性能。

2、本课题是在聚乳酸中混入MMT，两者达到纳米级别的混合。它会较高程度提升材料强度，由于MMT的片层作用，它还具有良好的气体阻隔性和热稳定性。它可以广泛的用在食品包装，一次性用品，电子产品外壳等方面。二：相关研究的最新成果及动态1概述乳酸分子中有一个羟基和一个羧基,多个乳酸分子在一起,-OH与别的分子的-COOH脱水缩合形成聚合物。丙交酯是合成聚乳酸重要的中间体。它,存在着4种光学异构体L2丙交酯、D2丙交酯、外消旋丙交酯和内消旋丙交酯。纳米MMT系蒙皂石粘土经剥片分散、提纯改型、超细分级、特殊有机复合而成，平均晶片厚度小于25nm。它由两层Si—O四面体和一层Al-O八面体构成，层内

3、含有阳离子主要是钠离子，镁离子，钙离子。通过有机改性，将层内亲水层转变为疏水层，提高它与基体的相容性。MMT片层有较大表面积，它能和基体产生很强的作用。目前根据其内部的分散程度可以把复合材料范围三类：（1）普通复合材料。MMT颗粒均匀分散于基体中，聚合物分子链未进入硅酸盐片层间，不能体现出纳米复合性能，没有改性的MMT与PLA复合只能得到这种结构的复合材料（2）插层型纳米复合材料。聚合物插层进入MMT的片层，MMT片层的间距明显扩大，但由于范德华作用力，片层的排列仍然具有一定的有序性。（3）剥离型纳米复合材料。聚合物大分子链大量进入MMT片层间并使片层被分离，片层之间的相互作用力消

4、失，无规分散在聚合物基体中，实现纳米尺度分离。聚乳酸MMT目前有有三种制备方法，分别是熔融复合，原位插层复合和溶液复合法。1溶液复合法溶液插层复合法是让聚合物溶解和MMT分散在溶液中，当聚合物溶液和MMT分散液混合时，聚合物长链分子插层进入MMT的片层之间取代溶剂分子，挥发除去溶剂分子后可获得纳米复合材料。它存在局限性：一方面是很难以找到理想的溶剂，同时对环境无污染；另一方面是当溶剂挥发时，要使聚合物不随之脱插非常困难。3.2原位插层复合原位插层复合法是指在一定条件下使乳酸单体或丙交酯在MMT片层间发生聚合反应，该方法可以使大量的分子链进入硅酸盐片层间，使其层间距大幅度扩展，甚至使

5、MMT以单层片形式均匀分散在PLA基体中，在纳米尺度上实现MMT片层与PLA之间的复合，形成理想的剥离型插层纳米复合材料。3.3熔融插层复合法熔融插层是应用传统的聚合物加工工艺，将聚合物在熔点（结晶聚合物）或玻璃化转变温度（非晶聚合物）以上与层状硅酸盐捏合，在剪切力作用下使聚合物大分子插层进入层状硅酸盐片层间制备纳米复合材料的方法，最终形成的结构可能是插层型，也可能是剥离型。熔融插层复合法是目前制备PLA/MMT纳米复合材料应用最广泛的方法。Ray第一次用改性的MMT与聚乳酸进行熔融共混,得到了插层型的复合材料。,没有改性的MMT仅获得微米级复合材料。在共混体系中加入聚乙二醇,由于

6、聚乙二醇会优先插层到MMT片层中,也能形插层型结构的纳米复合材料。Chen使用硅烷偶联剂γ2缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷(GPS)与铵阳离子改性的OMMT反应,GPS与MMT表面硅醇基键合后接枝到MMT表面,得到双官能团有机改性粘土(TFC);聚乳酸与TFC的羟基反应,使分子链与OMMT表面结合,通过熔融共混制得制得完全剥离型纳米复合材料。Paul用羟基OMMT引发丙交酯原位溶液开环聚合,链进入片层并使其间距扩大,获得了剥离型的纳米复合材料。为了获得剥离型的结构，他们两者之间一定要有化学键的形成。MMT片层引入后，复合材料与纯的聚乳酸相比,具有更好的热稳定性、力学性能、阻隔性能以及

7、降解性能。MMT加后材料的玻璃化转变温度(Tg)和熔点(Tm)变化不大,但它的结晶焓和熔融焓降低,热稳定性提高。这使得复合材料在高温下不易降解。纯聚乳酸在熔融加工后，分子量下降幅度可达4112%,纳米级复合材料其分子量仅下降2211%和1916%。复合材料的晶核密度更高、球径更大。由于MMT片层在聚乳酸中的分布不均匀,它的球晶分布的有序性比纯聚乳酸差。MMT可提高聚乳酸的力学性能。通过测试,复合材料杨氏模量提高30%～40%,伸长量增加16%～40%,弯曲强度、断裂变