聚乳酸稀土改性蒙脱土纳米复合材料的制备及性能研究.pdf

雷海芬等：聚乳酸/稀土改性蒙脱土纳米复合材料的制备及性能研究1891
聚乳酸/稀土改性蒙脱土纳米复合材料的制备及性能研究*
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雷海芬，王鹏，张英民，袁维波
(哈尔滨工业大学市政环境工程学院绿色化学与技术研究中心，黑龙江哈尔滨150090)

摘要：实验利用稀土镧表面改性有机蒙脱土(La处理过的有机蒙脱土(OMMT)，与稀土氧化物(La2O3)进
-OMMT)对PLA进行熔融插层改性,制备聚乳酸/稀土镧行物理共混后，得到稀土镧表面改性有机蒙脱土
改性有机蒙脱土纳米复合材料(PLA/La-OMMT)，并对(La-OMMT)。利用La-OMMT对聚乳酸进行改性，最终制
材料的力学性能，热性能进行分析及对其微观结构加以备出聚乳酸/稀土改性有机蒙脱土纳米复合材料
表征。对PLA/La-OMMT的静态力学性能测试表明，(PLA/La-OMMT)，该复合材料力学强度，韧性和热稳定
PLA中加入1%（质量分数）的La-OMMT后，PLA/La性都有不同程度的提高，从而扩大了聚乳酸的应用范围。
-OMMT的拉伸，弯曲和无缺口冲击强度均得到最佳提且该制备工艺简单，易于工业化，具有良好的应用前景。
高。动态力学性能分析（DMA）表明，加入1%(质量
2实验
分数)La-OMMT的PLA/La-OMMT，与纯聚乳酸相比，
热稳定性和动态储模都有不同程度的提高。而XRD，2.1实验原料
TEM和SEM结果表明，La-OMMT主要以剥离状态分聚乳酸，分子量约(8～10)×104，CargillDowLLC；
散在PLA基体中，且La-OMMT的加入，使材料拉伸有机蒙脱土，浙江丰虹粘土化工有限公司；氧化镧，高
断面由脆性断裂向韧性断裂转变。纯试剂，国药集团化学试剂有限公司。
关键词：聚乳酸；稀土改性有机蒙脱土；纳米复合材2.2实验方法
料；熔融插层
OMMT粉体与稀土La2O3以一定配比在高速混合机
中图分类号：TB333文献标识码：A中，进行物理共混改性，得到稀土镧改性有机蒙脱土
文章编号：1001-9731(2007)增刊-1891-04(La-OMMT)，参照本中心申请的专利[6]。将其与预先干
燥好的PLA在高速混合机中混合后，经单螺杆挤出机挤
1引言
出，制备复合材料片材。
近年来，聚乙烯，聚氯乙烯等通用塑料给环境带来2.3分析方法
了很大的压力，出于生态环境保护的目的，开发一种可2.3.1力学性能测试
完全自然循环型的可生物降解塑料成为当前的研究热将经螺杆挤出机挤出制得的复合材料片材制成标
点。而聚乳酸(PLA)以其优异的生物相容性，生物降解性准的拉伸样条，弯曲样条和无缺口冲击样条。拉伸样条
以及加工性，被认为是最具有前途的生物可降解高分子按GB1040-79标准制备，弯曲样条按GB9341-88标准制
材料之一，在医学和包装材料等方面有着广泛的应用[1]。备，无缺口冲击样条按GB1043-80制备。拉伸，弯曲实
本实验中心曾成功开展了微波一步法，两步法合成聚乳验在WD-1型电子万能试验机上进行，无缺口冲击试验
酸的研究，取得了很好的实验效果[2,3]。在CharpyXCJ-40型冲击试验机上进行。
目前，由于PLA性能脆，断裂形变小，韧性差，2.3.2X射线衍射(XRD)
热稳定性差等一系列问题限制了其进一步广泛应用。为测试材料中蒙脱土片层间距的变化，CuKα辐射（λ＝
此，国内外许多学者对聚乳酸进行了改性研究，如利用0.154nm），管电压40kV，管电流50mA，扫描范围2～50°，
共混、共聚来改善聚乳酸的性能。而利用蒙脱土与聚乳扫描速率0.5°/min，机型为D/MAX-RB型，日本理学株
酸熔融插层制备出聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料，因其式会社。
具有优良的力学性能和热稳定性，成为当前聚乳酸改性2.3.3扫描电镜(SEM)
研究的重点[4,5]。但利用稀土改性纳米蒙脱土，对聚乳对拉伸断裂样条的断面形貌特征进行观察分析.机
酸熔融插层改性，从而提高蒙脱土与聚乳酸基体的相容型为JEOLJSM-6480A，日本电子公司。
性，强化聚乳酸基体和蒙脱土的界面粘结性，以期能很2.3.4透射电镜(TEM)
好地对聚乳酸增强增韧，并提高材料热稳定性的相关研对制得的增塑聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料中蒙脱
究，国内外还鲜有报道。土的分散状态进行观察分析，机型为JEOLJEM-1200EX，
实验取与聚乳酸极性相近的阳离子表面活性剂插层日本电子公司。

*基金项目：哈尔滨市科技攻关项目（2005AA4CS112）
收到稿件日期：2007-05-05通讯作者：王鹏
作者简介：雷海芬（1982－），女，山西平遥人，在读硕士研究生，师从王鹏教授，从事绿色化学技术方面的研究。
1892功能材料2007年增刊（38）卷
2.3.5动态力学性能(DMA)基体形成