论文--PLANR新型生物基热塑性弹性体的制备与研究

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1、PLA/NR新型生物基热塑性弹性体的制备与研究摘要：聚乳酸（PLA）是一种可再生能完全生物降解的塑料，具有良好的生物相容性、优越的物理性能，是最有发展前景的生物降解塑料之一。本文通过动态硫化技术制备了聚乳酸/天然橡胶（PLA/NR）新型生物基弹性体。PLA/NR新型生物基弹性体具有良好的机械性能尤其是具有优异的缺口冲击强度，当PLA/NR的质量比为60/40时，其缺口冲击强度高达42.5kJ/m2，是纯PLA的15.5倍；与传统的橡塑共混复合物，橡胶相以粒子形态分散于塑料连续相中不同，该PLA/NR新型生物基弹性体具有特殊的双连续相。关键词：PLANR生物基热塑

2、性弹性体双连续相聚乳酸（PLA）是一种线性的热塑性脂肪族聚酯，由可再生植物资源如植物秸秆或谷物发酵得到的乳酸经过化学合成制得的完全生物降解高分子。降解产物二氧化碳和水可以返回自然界，重新加入到植物的光合作用过程中，从而使地球上的碳循环维持平衡。摆脱了对石油资源的依赖[1-4]。聚乳酸具有优越的物理性能，强度、刚性高、透明度好，具有良好的生物相容性、易加工，不同分子量的聚乳酸可适用于吹塑、热塑、拉丝等各种不同的加工工艺，产品的使用范围广[5-8]。目前，在生物医药卫生领域，聚乳酸已经成功地应用在骨科固定材料、医药缓释材料、可降解手术缝合线等高附加值领域，在众多的生

3、物基材料中，聚乳酸是唯一的被美国生物医药协会批准可植入人体的材料；在农业生产领域，聚乳酸可加工成农用地膜，用于替代降解速度较慢的石油基农业地膜，可以基本消除地膜带来的白色污染；在日用品领域，聚乳酸来源于植物，具有良好的生物相容性，对人体无毒无害，在食品包装，服装等与人体健康密切相关的领域具有独特的优势，聚乳酸现已经应用于高档食品包装袋，内衣，外衣，运动服装等产品上；在工业方面，分子量10万以上的聚乳酸产品具有类似于塑料的物理性能，经过改性后可大范围用于注塑类产品，一些国外的大型跨国公司已经在该领域取得了一定的进展。比如韩国三星电子，日本索尼电子公司，美国戴尔电脑

4、等公司采用了部分聚乳酸改性材料作为其产品的外壳。瑞典VOLVO汽车、日本丰田汽车利用聚乳酸生产的汽车零部件已经在部分车型上使用。天然橡胶来源于植物，是橡胶树分泌的乳汁，经凝固、加工而制得的弹性固体，具有优越综合性能的可再生天然资源，尤其具有很好的弹性，弹性伸长率可达1000%。动态硫化是橡塑共混时就地硫化橡胶相的一种新技术，是改善两相界面相容性的一种重要方法。本文以生物降解塑料聚乳酸和可再生天然橡胶为基材，通过动态硫化技术制备PLA/NR新型生物基热塑性弹性体，并研究了该生物基热塑性弹性体的机械性能和形貌结构。这种新型生物基弹性体既符合绿色、低碳、环保的发展趋势

5、，又具有较大的实际应用价值，如在日常生活中可应用在牙刷、小玩具等要求有一定柔软性、能生物降解、不具有回收利用价值的物品上。1.实验部分1.1实验原材料PLA，型号REVODE101，浙江海正生物材料股份有限公司。NR，马来西亚1#烟片胶，广州橡胶工业研究所。抗氧剂1010，市售。过氧化二异丙苯（DCP），化学纯，国药集团化学试剂有限公司。二氯甲烷，化学纯，天津市福晨化学试剂厂。1.2仪器与设备双棍开炼机，型号XK-168，东莞利拿机械实业有限公司。HAAKE流变仪，型号RC-300P，美国Thermo-Haake公司。注塑机，型号TTI-160F，华大机械设备有

6、限公司；电子拉伸试验机，型号Z010，德国Zwick/Roell集团；冲击试验机，型号ZWICK5331，德国Zwick/Roell集团；场发射扫描电子显微镜，型号XL-30FEG，荷兰飞利浦公司。1.3试样制备PLA使用前充分干燥，NR密炼前在开炼机上塑炼。在密炼机中加入PLA、抗氧剂1010混炼熔融后加入NR，混合均匀后加入DCP（共混样不加DCP），充分硫化后出料。混合料室温放置24小时后破碎在注塑机上注塑成型。1.4测试与表征拉伸性能按GB/T1040-2006标准测试；冲击性能按GB/T1843-2008标准测试；扫描电子显微镜分析，取注塑样在二氯甲烷

7、中刻蚀掉PLA得到刻蚀样，干燥，观察前刻蚀表面经过喷金处理。2.结果与讨论2.1力学性能各样品的编号及配方如表一所示。表1PLA/NR复合材料配方与样品编号Table1CompositionandsamplecodeforPLA/NRcomposites名称PLANR1010/0.2%DCPPLAP90R10P80R20BP80R20P70R30P60R40BP60R4010090808070606001020203040400.20.20.20.20.20.20.200.150.3000.450.600注：P：PLA，R：NR，B：共混样，数字：份数（总份数1

8、00份）PLA/NR动态