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聚乳酸复合增韧及其机理研究
摘要
聚乳酸是一种生物可降解材料，具有良好的生物相容性和生物降解性能。然而，聚乳酸的强度和韧性较低，不利于其在工业生产中的应用。为了克服这一问题，学者们利用复合增韧的方法，将聚乳酸与其他增韧剂复合，以提高其强度和韧性。本文通过分析聚乳酸复合增韧的机理，探讨了不同增韧剂对聚乳酸复合物性能的影响，并结合实例逐一分析，为进一步研究生物可降解材料增韧提供参考。
关键词：聚乳酸，增韧，复合，机理
1.引言
聚乳酸作为一种生物可降解材料，被广泛应用于医疗、包装等领域。然而，聚乳酸的强度和韧性较低，不利于其在工业生产中的应用。在这种情况下，为了提高聚乳酸材料的强度和韧性，可以采用增韧的方法。增韧可以提高聚乳酸的抗拉强度、弯曲强度和韧性，使其更加适用于生物医疗和包装等领域。
2.聚乳酸复合增韧
聚乳酸的增韧可采用复合增韧的方法，在聚乳酸中加入其他增韧剂，形成复合材料。常用的增韧剂有纳米粒子、玻璃纤维增强剂、碳纤维增强剂、天然纤维等。
2.1纳米粒子增韧
纳米粒子是指尺寸小于100纳米的微粒子，因其具有高比表面积和较小的尺寸尺度效应，其各向异性和表面能使聚乳酸的强度和韧性得到提高。例如，金纳米粒子的加入可以提高聚乳酸的剪切屈服强度和刚度。银纳米粒子和氧化锌纳米粒子的加入可以提高聚乳酸的拉伸和屈服强度。
2.2玻璃纤维增强剂
玻璃纤维增强剂是一种常用的聚合物增韧剂。由于玻璃纤维增强剂具有高强度、高模量和良好的导热性，因此可以提高聚乳酸的力学性能。玻璃纤维增强剂的加入可以提高聚乳酸的屈服强度和拉伸强度，同时降低其蠕变和疲劳等方面的性能。
2.3天然纤维增韧
天然纤维增韧可以通过将天然纤维与聚乳酸进行混合，形成复合材料。天然纤维的增韧效果主要是由于其具有良好的生物相容性、生物降解性、低毒性和低成本等特点。例如，木质纤维和苎麻纤维的加入可以提高聚乳酸的弯曲强度和韧性。
3.机理分析
聚乳酸增韧机理主要是其强化和增容作用的叠加。强化作用是指增韧材料能够填补聚乳酸分子中的缺陷和缺口，使其表面变得光滑，从而提高其抗拉强度和刚度。增容作用是指增韧材料与聚乳酸形成复合材料，增加了材料的质量和体积，从而提高其吸能能力和抗冲击性能。
4.实例分析
以聚乳酸/木质纤维复合材料为例，添加木质纤维作为增韧剂进行复合增韧。研究表明，与纯聚乳酸相比，添加5%的木质纤维可以使材料的弯曲模量和强度增加了30%和25%。
5.结论
本文从聚乳酸复合增韧的机理入手，综述了不同增韧剂对聚乳酸复合物性能的影响，并结合实例逐一分析。聚乳酸复合增韧的应用前景广泛，为生物医疗、环保和包装等领域的开发提供了广阔的空间。
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