聚乳酸_蒙脱土纳米复合材料的原位聚合及表征.pdf

28材料工程/2011年1期

聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料的原位聚合及表征
Polylactide/MontmorilloniteNanocompositesInsitu
PolymerizationandCharacterization

车晶,秦凡,杨荣杰
(北京理工大学材料学院,北京100081)
CHEJing,QINFan,YANGRongjie
(SchoolofMaterialScienceandEngineering,Beijing
InstituteofTechnology,Beijing100081,China)

摘要:从乳酸出发,在乳酸脱水结束后、缩聚开始之前将蒙脱土和催化剂一起加入反应体系,通过原位熔融直接缩聚法
制得较高分子量聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料。XRD和TEM结果表明:蒙脱土(MMT)添加量为0.5%(质量分数,下
同)时制得剥离型纳米复合材料,添加量为1%时产物剥离与插层结构并存。力学性能研究表明:MMT含量为0.5%和
1%时,聚乳酸(PLA)的强度和韧性有明显提高,MMT含量进一步增加,力学性能下降。SEM对断裂面的观察显示出,
MMT含量为0.5%时,PLA是韧性断裂特征。
关键词:聚乳酸;蒙脱土;原位聚合;纳米复合材料
中图分类号:O6文献标识码:A文章编号:10014381(2011)01002805

Abstract:Highmolecularweightpolylactide/montmorillonitenanocompositeswereobtainedthrough
insitumeltpolycondensationmethodinwhichthemontmorillonite(MMT)wasaddedafterdehydra
tionandbeforethepolycondensation.TheresultsofXRDandTEMshowthatexfoliatednanocompos
itesareobtainedwhentheadditionofmontmorilloniteis0.5%(massfraction),andbothintercalated
andexfoliatedstructuresareobtainedwhenitis1%.Whenthemassfractionsofmontmorilloniteare
0.5%and1%,thetensilestrength,elongationatbreakandimpactstrengthofthenanocompositesare
betterthanthoseofpurepolylactide(PLA).Whentheyarehigher,thesemechanicalpropertiesbe
comeworse.SEMimageofPLAMMT0.5(themassfractionofmontmorilloniteis0.5%)showsa
fracturetoughnesscharacterization.
Keywords:polylactide;montmorillonite;insitupolymerization;nanocomposite

聚乳酸(Polylactide,PLA)/蒙脱土(Montmoril(Glycidoxypropyltrimethoxysilane,GPS)作为偶联
lonite,MMT)纳米复合材料由于其对材料力学、耐热剂与有机铵盐改性的蒙脱土反应,得到双官能团改性
及结晶等性能方面的提高而成为聚乳酸改性的一个重黏土(TwiceFunctionalizedClay,TFC),熔融共混后
要的新兴方向。1997年Ogata[1]首次发表了有关聚乳首次制备出完全剥离型纳米复合材料。康洪亮等[7]也
酸纳米复合材料的文章,采用溶液法制备出了PLA/用熔融共混制备出热稳定性更好的PLA/MMT纳米
MMT共混材料。1999年Bandyopadhray等[2]报道复合材料。
称制备出插层型PLA/MMT纳米复合材料,结果表溶液插层法是制备PLA/MMT纳米复合材料的
明复合材料的力学性能和热性能均有提高。另一种方法。Chang等[8]以N,N二甲基乙酰胺(N,
2002年Ray等[3]以端羟基己内酯齐聚物为相容NDimethylacetamide,DMAc)为溶剂,通过溶液插层
剂,首次采用十八烷基三甲基铵阳离子改性的有机蒙法将经十六烷基铵改性的蒙脱土均匀地堆叠分散在聚
脱土与聚乳酸共混,制备出插层型复合材料。Pluta乳酸基体网络中。Krikorian等[9]使用二氯甲烷作为
等[4]的研究证明聚乳酸与经有机改