聚乳酸与葡萄糖共混体系研究开题报告

1. 研究目的与意义

随着塑料工业的迅速发展，当前世界塑料总产量已经超过1.5亿吨/年，其用途已经渗透到经济和生活的各个领域，和钢铁、木材、水泥并列成为四大支柱材料。但是随其产量的不断增长和片途的不断扩大，废弃物中塑料的比重越来越大，对生态环境造成的污染日趋严重。另一方面塑料翻品大部分是石油基产品，利用的是不可再生的资源。为了解决对环境的污染和摆脱对日益枯竭的石油资源的依赖，开发可持续利用的资源，特别是环境友好和可生物降解的聚合物的研究已经成为当前的热点。在众多的可生物降解聚合物中，刚进入工业化的聚乳酸(PLA)受到了广泛的关注。

聚乳酸（PLA）的合成单体乳酸存在左旋和右旋两种旋光异构体，因此，PLA均聚物存在三种基本立体构型：聚右旋乳酸(PDLA)、聚左旋乳酸(PLLA)和聚消旋乳酸(PDLLA)。PLA由于其具有良好的生物相容性和降解性，已广泛用于生物医学领域，但是，现阶段PLA的应用仍然受到限制，这主要由于聚乳酸存在缺点：性脆，抗冲击性差；对热不稳定，价格贵。为克服上述缺点，必须对聚乳酸进行改性，其中共混改性是研究的热点之一.

2. 国内外研究现状分析

1. 聚乳酸与小分子化合物共混增韧

pla是一种具有较高玻璃化转变温度（tg≈60℃）和非常低断裂伸长率（＜10%）的脆性聚合物。增塑用来降低其玻璃化转变温度，改善加工性能和韧性。增塑效果受增塑剂的相对分子质量、极性和端基影响。通常pla采用的低相对分子质量的增塑剂有乳酸、甘油、柠檬酸酯、乳酸酯（如乳酸乙酯）、丙交酯、丁酸甘油酯和柠檬酸甘油酯等。但随着时间的推移，低相对分子质量增塑剂向聚乳酸表面迁移，造成pla的性能的劣化，而相对较高相对分子质量的增塑剂向表面迁移趋势减小，因此采用相对高相对分子质量的增塑剂增韧的聚乳酸性能更稳定。martin［1］用甘油、柠檬酸酯、聚乙二醇、聚乙二醇单月桂酸、乳酸低聚物增塑pla，发现甘油、低聚乳酸和低相对分子质量（～400）的peg具有较好的增塑效果，其中甘油的增塑效率最高。柠檬酸衍生的柠檬酸酯（相对分子质量为276～402）与pla混溶，柠檬酸酯增塑pla的断裂伸长率显著改善但拉伸屈服强度损失相当大。在加入25%柠檬酸三丁酯后，pla的tg降至约10℃，但超过后发生相分离［2－4］。pillin等［5］发现聚乙二醇（peg）比聚（1，3－丁二醇）、癸二酸二丁酯和乙酰甘油单月桂酸等减少pla的tg更有效。聚丙二醇（ppg）不结晶、具有低tg，与pla混溶，用于塑化pla，对pla结晶行为的影响较peg小［6－7］。ljungberg等［8］通过酯交换合成柠檬酸三丁酯类的聚合物来增塑pla，发现在存放时会发生相分离而导致性能劣化，二乙基二羟甲丙二酸二乙酯（dbm）低聚物则表现出好的稳定性。增塑剂的极性和基团对pla增塑作用有非常大的影响。lai等［9］研究发现，peg末端基团（羟基甲基）能增加其与聚乳酸的相容性。hassouna等［10－11］在pla/增塑剂体系（peg或者柠檬酸）中加入pla接枝马来酸酐，通过反应挤出制备增塑pla，发现明显降低pla的tg，增塑效果更好，在老化半个月后无增塑剂迁出。ljungberg等［12］发现低聚酯酰胺（esteramides）增塑pla时，塑化性能随极性酰胺基团的数量增加而更好。

2. 聚乳酸与聚合物共混增韧

3. 研究的基本内容与计划

本论文利用糖类化合物葡萄糖与聚乳酸共混，采用溶液共混法制备共混物，研究原料配比对共混物体系的影响。

将纯化后的plla和葡萄糖分别配制成1-5%的溶液，然后以plla:葡萄糖为10:0、8:2、6:4、4:6、2:8、0:10的比例配制。研究葡萄糖与聚乳酸的相容性，葡萄糖对聚乳酸结晶性能、热性能等的影响。

采用粘度法、旋光法、红外光谱、差示扫描量热法、广角x-射线衍射、偏光显微镜法、扫描电镜等方法对所得共混物的性能与结构进行研究。

4. 研究创新点

本论文采用葡萄糖改性聚乳酸，以聚乳酸、葡萄糖为原料，以N,N-二甲基乙酰胺（DMAC)为溶剂，采用溶液共混的方法制备葡萄糖（增塑剂）与聚乳酸（PLA）共混物，探讨了组分配比、干燥温度对聚乳酸与葡萄糖的相容性、共混物结晶结构与性能的影响。