热塑性弹性体是在包装和家电应用中非常有用的材料。主要优点是他们顺从于注塑,常见的用于制造小型和大型商业组成。成本高和较差的物理性能,如低的热稳定性,是热塑性弹性体的共同缺点。
聚(乳酸),聚乳酸,可以克服这些缺点。聚乳酸是一种可生物降解的脂肪族聚酯,是既生物可降解的和可再生:乳酸可以通过生物 质的微生物发酵来生产。然而,聚乳酸的物理性质,如它的脆性,使它不适合于许多包装和电器应用。脆性可通过将一种低玻璃化转变(可以提高Ŧ 克通过共混和共聚,)聚合物1,我们使用以改善PLA的弹性,拉伸强度,和可扩展的方法。
我们合成聚丙交酯- 嵌段通过与聚丙交酯-熔融扩链反应-聚(己二酸丁二醇酯),聚(酯-氨酯)(PLAEU)的热塑性弹性体嵌段 -聚(己二酸丁二醇酯)嵌段,聚交酯(PBLA)和六亚甲基。二异氰酸酯(HDI)2,我们制备PBLA与L-丙交酯和聚(己二酸丁二醇酯)二醇(PBA二醇):见表1为合成的结果。
表1中。
开环聚合反应的L-丙交酯和PBA二醇的结果。
PLAEU表现出相分离的形态,其中一种组分(PBA)是非晶态的,而另一个(PLA)是结晶性的。软链段赋予可恢复性和高弹性的聚合物,和硬链段赋予刚性(见图1)。PLAEU的热性能变化与PLA嵌段长度。在对比PBLA,差示扫描量热法表明在结晶度的降低和熔融温度(ŧ 米),并在明显增加Ŧ 克。此外,牛逼米 PLAEU的有对分子量和结晶方法有很强的依赖性。图2(a)示出PLAEU的PBA块由于缺乏熔化行为保持非晶态,而PLA嵌段具有其自身的熔融峰。PLAEU的吸热峰稍微偏移到一个较低的温度,而相比之下,PBLA。图2(b)示出了Ŧ 克不同重均分子量的PLAEU1859的保持不变,由于在共聚物中的块之间的独立性。因为PBA块在相对 低的反应温度下,如145聚合的恒定程度° C时,PLA嵌段长度可以计算在PBA块表示。3,4 L-丙交酯的转化率可达约95%,接近但低于平衡的转化率为96%。5
图1。
PBA二醇的合成(步骤1),PBLA(步骤2),并PLAEU(步骤3)。PBA:聚(己二酸丁二醇酯)。PBLA:聚丙交酯 - 嵌段 - 聚(己二酸丁二醇酯) - 嵌段 - 聚乳酸。PLAEU:聚丙交酯 - 嵌段 - 聚(己二酸丁二醇酯),聚(酯 - 氨酯)。HDI:六亚甲基二异氰酸酯。
PLAEU的力学行为起到了主导作用。具体地,拉伸强度增加,伸长率下降的PLA嵌段伸长。我们归咎于这些变化在机械行为的增加,PLA嵌段的结晶。从PLA-的以往报告该结果不同嵌段 -聚己内酯(PCL)的热塑性聚(酯-氨酯),具有数均分子量550-6000Da的聚乳酸嵌段。6该聚合物精选约类似的极限拉伸强度。为30MPa,而不同的伸长率从1600年到100%6时捉襟见肘,PBA块最初采用一个完全螺旋构象,沿拉伸方向取向,与减少系统的熵:聚合物链明显拉长。晶体固定在解放军链,阻碍了聚合物链之间明显的下滑。经过外力释放时,导向分子链恢复其原始状态,系统的熵逐渐恢复。中国人民解放军盘绕链晶体的限制增加了PLA嵌段拉长。因此,PLAEU结合高弹性,增强拉伸强度和优异的可扩展性。
PLAEU的拉伸强度变化范围为6.61至24.41MPa,而伸长率从190到780%(见图3)。因此,PLAEU的机械性能可以通过改变解放军的长度比PBA的块进行调节。我们归咎于高,可回收弹性的硬软段相分离的机制。
图3。
PLAEU1217,PLAEU1859和PLAEU2443在25应力-应变曲线° C。
总之,我们已经合成,表现出优越的机械性能和热性能的可再生的,可生物降解的聚乳酸为基础的热塑性弹性体。我们目前正在研究的微观结构及聚乳酸基热塑性弹性体的力学性能之间的关系。
任洁
材料科学与工程同济大学纳米与生物聚合材料学研究所
任洁获得博士学位来自上海交通大学。
钱信忠
材料科学与工程同济大学纳米与生物聚合材料学研究所
钱信忠从同济大学获得了ME在材料科学与工程2009年。主要研究兴趣是聚(乳酸)为基础的热塑性弹性体。
勤丰汪
材料科学研究所纳米和生物聚合材料学与工程同济大学
勤丰王从同济大学获得博士学位在材料科学与工程。要研究兴趣包括聚乳酸共聚物和高分子量聚乳酸的合成。