PLA/层状a-磷酸锆纳米复合材料制备与性能研究（开题报告

1. 研究目的与意义

近年来，来源于石油产品的聚合物被广泛应用于材料领域，这些产品使用后很难回收所以被直接丢弃于环境中，对环境造成很大影响。传统的聚烯烃塑料制品化学生物稳定性强，即使填埋几百年也不会分解，造成作物减产、土壤板结等新的环境压力。聚乳酸被认为是可生物降解代替传统石油基聚合物解决环境问题的有效途径。PLA具有优良的生物可降解性,最终的降解产物是二氧化碳和水,不会对环境造成污染。PLA还具有优良的生物相容性、力学强度、弹性模量、热成型性，降解产物能够渗入人体代谢，可用于骨折内固定材料、手术缝合线、药物缓释药剂、食品包装材料等。但是PLA质硬,韧性较差,缺乏柔性和弹性,极易弯曲变形。这些缺点都限制了它的应用。随着应用范围逐渐拓宽，制备聚乳酸基纳米复合材料提上了日程，制备出性能更加良好的聚乳酸基复合材料。

层状化合物α-ZrP具有层板结构稳定、离子交换容量是粘土的6倍、长径比可控和粒子尺寸分布较窄等特点而广泛应用于光学、电学、催化等方面，也是优良的聚合物增强改性剂。因此，本文在制备得到层状化合物α-ZrP并对其进行有机改性的基础上，利用溶液插层法制备可降解生物聚酯PLA/有机改性α-ZrP纳米复合材料，提高PLA的性能。主要研究无机物作为成核剂对PLA结晶性能和热力学性能的影响。

2. 国内外研究现状分析

绿色可降解材料聚乳酸（pla）及pla复合材料有好的生物相容性、弹性模量、热成型性、力学强度，降解产物能用于药物缓释载体、手术缝合线、食品包装材料等。由于聚乳酸是线性聚合物，亲水性也差，所以由分子量或分子量分布来调节它的降解速度有很大局限性，所以聚乳酸需要改性。共聚、交联、表面修饰属于化学改性。主要通过改变聚合物大分子或表面结构对它的脆性、疏水性、降解速率改善；共混、增塑、纤维复合是物理改性。

现阶段，人们研究聚乳酸类的复合材料主要以聚乳酸类高分子为基体，进行如羟基磷石灰增强，炭纤维增强等。oksmanh k.等人用双螺杆挤出机制备了聚乳酸/亚麻纤维复合材料，发现它的力学强度比目前用作汽车面板的聚丙烯/亚麻纤维还高50%，也易于挤出和模压加工。陈俊秋等将纳米羟基磷灰石（ha）经超声振荡直接分散在pla中，由tips工艺制备pla/ha复合材料，有良好的界面粘结效果和分散性。国外lims.t.等使用熔融插层技术制备聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料。

层状磷酸锆的应用十分广泛。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

1. 研究α-zrp的制备方法，分别用溶胶-凝胶法、水热法、直接沉淀法制备，得到一种得率较高的制备法，分析各种方法的优缺点；

2. 研究α-zrp的改性，了解用水热法制备得到ozrp的过程；

4. 研究创新点

（1）利用有机改性磷酸锆与生物可降解聚酯进行纳米复合，通过溶液插层法制备多种综合性能改善的生物可降解聚酯/有机改性磷酸锆纳米复合材料，其制备方法简便灵活。

（2）对材料组成和结构进行表征并且对于材料的性能进行测试分析，研究层状无机物及有机改性剂作为成核剂对生物可降解聚酯纳米复合材料的结晶行为、热性能、力学性能的作用。