聚乳酸/碳纳米管复合材料的制备及性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

聚乳酸( PLA) 是典型的合成可降解聚合物, 由于其具有可靠的生物安全性、生物可降解性、环境友好性和较好的机械性能, 目前已广泛应用于医用高分子和包装等行业。但是, 疏水、质脆、成本高、缺乏柔、弹性和反应性官能团等缺点一直阻碍着PLA 材料的发展。为了拓宽其应用的领域和范围, 研究者们采取了很多方法对其进行改性, 纳米复合就是其中很有成效的一种。

纳米复合可使材料产生纳米尺寸效应、大比表面积和强界面结合, 不仅可以增强材料的力学性能、热稳定性、阻燃性和气体阻隔性, 甚至电学、光学性能也得到很好的改善。将这种技术应用到PLA, 制得的PLA 纳米复合材料不仅有很好的生物相容性、生物可降解性和环境友好性, 与普通PLA 改性材料相比,还具有良好的韧性和弹性, 较高的强度和模量, 优良的力学和机械性能, 特殊的电学和光学性能。这些优越的性能, 使得PLA 纳米复合材料在医用高分子和包装等行业得到广泛应用, 如作为骨组织工程支架、药物载体、包装材料等, 商业开发和应用前景非常广阔。

尽管PLA 纳米复合材料具有上述一般工程塑料所不具备的优异性能, 但其在加工制备过程中却存在很大困难, 一是纳米粒子比表面能太高, 极易团聚; 二是有机相和无机相间难于产生相互作用。为了解决这些难题, 近年来国内外科研工作者们作了大量研究, 现在已经初见成效, 很多品种已经投入工业化生产。PLA 纳米复合材料可分为两类: 一类是纳米塑料。所谓纳米塑料, 是指无机填充物以纳米尺寸分散在有机聚合物基体中形成的有机/ 无机纳米复合材料。另一类是纳米粒。所谓纳米粒,是将聚乳酸嵌段共聚物利用特殊的方法直接制成的尺寸为纳米级的微粒。

2. 国内外研究现状分析

用于填充pla 的纳米填料种类很多,其中羟基磷灰石(ha)、多壁碳纳米管(mwcnt)、蒙脱土(mmt)等由于其自身强度好、生物相容性好和与pla 相容性好等特点受到了较多的关注。

一. 纳米填料种类

1、羟基磷灰石

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

1.1 碳纳米管复合物的制备

1.1.1 mwnts的表面处理（碳纳米管的混酸处理）:

4. 研究创新点

多壁碳纳米管经空气氧化处理以后比表面积增加最为显著,并且该法与浓混酸回流处理相比较,操作简单、成本低廉。

经过稀硝酸浸泡和空气氧化处理后,去除了金属催化剂,同时多壁碳纳米管管长变短,管端端帽开口,有效利用了其内表面积,显著增加了多壁碳纳米管的比表面积。