聚乳酸生物复合材料降解性能的研究.pdf

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1、第39卷第4期当代化工Vo1．39，No．42010年8月ContemporaryChemicalIndustryAugust，2010聚乳酸生物复合材料降解性能的研究水杨美娟，薛平(北京化工大学塑料机械及塑料工程研究所，北京100029)摘要：研究了使用土埋法降解后，经聚乙二醇400改性前后的聚乳酸／热塑性淀粉复合材料其质量和力学性能的变化，进而分析聚乳酸生物复合材料的降解性能。结果表明：在改性前，样条的降解性能随着热塑性淀粉含量的增加而变得更好；经过PEG400改性后，样条的降解率随着PEG400含量的增加而增加，说明PEG40

2、0在一定程度上促进了复合材料的降解。关键词：生物降解性能；聚乳酸；热塑性淀粉；聚乙二醇中图分类号：TQ323．4文献标识码：A文章编号：1671—0460(2010)04—0353—04目前，全世界塑料年产量已经超过2亿t，相应量和残余质量分数来表征PLA／MMT纳米复合材的，塑料废弃物逐渐增加，已引起严重的环境污染。料的生物降解性能。他认为，PLA的降解机理主要减少废塑料污染的方法之一是使用在自然界无论分为试样吸水、水解酯化形成低聚物、低聚物的增生物体内外都可以自然降解、不会造成环境污染的容和微生物吸收降解低聚物。Sinha等【“

3、】还通过测定生物降解材料[I】。在已开发的生物降解材料中，聚乳PLACNs在堆肥条件下释放CO的量来研究其生酸(PLA)和淀粉由于来源于天然资源，具有完全生物降解性能。本文重点研究改性前及改性后复合材物降解，对环境无污染等优点，成为最有前途的可料经过土埋法降解后其质量和力学性能的变化，从生物降解高分子材料[21。本文选取热塑性淀粉(TPS)而分析生物复合材料的降解性能。与聚乳酸共混复合进行研究。虽然热塑性淀粉／聚1实验部分乳酸复合体系的相容性较淀粉／聚乳酸复合体系的有所提高，但是仍然存在相容性较差的问题[31。利用1．1实验原料聚乙

4、二醇(PEG)对热塑性淀粉／聚乳酸复合体系进聚乳酸：NatureWorks注塑级产品3051D，产品行改性，PEG两端的羟基有可能与PLA的羧基反标称平均分子质量为10万D(道尔顿)，美国嘉吉应，形成酯键，使得PLA和TPS之间的结合力增Cargill公司提供；强。另外由于PEG为柔性链段，在共混中起到了增TPS：(水分)≤6％，结晶度≤15％，加工温度范塑剂的作用，促进了聚乳酸链段的活动。作者在围145175℃，成都新柯力化工科技有限公司提《聚乙二醇对聚乳酸／热塑性淀粉复合材料性能的供；影响》一文中对PEG400改性聚乳酸／热塑性

5、淀粉PEG400：无色或淡黄色透明液体，天津乐泰化复合材料的力学性能和加工性能进行了研究【7J。对学试剂厂。于降解试验，一般是将试样暴露在特定的微生物环1．2实验设备境中，或将其埋于土壤、活性污泥中暴露于未限定双螺杆挤出机：长径比为33，螺杆直径为25的真菌和细菌混合环境中进行测试。对于材料降解mill，科倍隆机械设备公司；性能的研究，前人已经做了一些尝试。印度的B注塑机：PT130，香港力劲集团制造；Singh等【8]用聚苯乙烯(PS)接枝淀粉，经过160d的万能材料试验机：l185型，英国INSTRON公土埋处理后，其降解率达3

6、7％。GauravKale等[9]对司；吹塑PLA瓶在堆肥条件下的降解性能进行研究，结冲击实验机：P／N6957．000型，意大利CEAST果表明：500mL普通PLA瓶经过30d后，目视已经公司；完全分解。SinhaRayt01用降解后的重均相对分子质电热恒温鼓风干燥箱：SFG一02．300型，黄石市’收稿日期：2OlO．04．O1作者简介：杨美娟(1984一)，女，河南夏邑人，硕士，毕业于北京化工大学机械设计及理论专业，研究方向为非金属材料成型理论与设备设计。E-mail：yangrneij03@163．corn。当代化工第39

7、卷第4期恒丰医疗器械有限公司；前发现的降解微生物和高效降解酶有一定的特殊电子秤：JA5003，上海恒平科学仪器有限公司。性，所以主要是TPS进行了降解，TPS先被微生物1．3原料组成及复合材料的制备(如细菌和真菌)侵噬，使降解的表面积大大增加；实验中各配方的组成如表1、2中数据所示。同时，微生物分泌出酶，酶进入聚合物的活性位置表1未改性试样配方A(质量分数，％)并发生作用，导致了聚合物的强度下降，进而使聚Table1TheformulaAofunmodifiedsamples(weight，％)合物高分子断裂为低分子物质，并进一步被

8、微生物降解为二氧化碳和水。表2改性试样配方B(质量分数，％)Table2TheformulaBofmodifiedsamples(weight，％)Ⅲ(TPS)，％(a)拉伸样条的降解率变化注：聚乙二醇添加量为聚乳酸和热塑性淀粉总质量