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聚乳酸增韧改性及其机理研究
摘要：
随着人们对环境保护和可持续发展的重视，生物可降解材料成为研究的热点之一。聚乳酸（PLA）作为一种生物可降解材料具有良好的生物相容性和可降解性，但其缺点是易脆化和低韧性。为了改善PLA的物理性能，聚乳酸增韧改性成为了一个重要的研究方向。本文对近年来关于PLA增韧的研究进行了综述，介绍了几种增韧剂的机制和优缺点，并对未来的研究方向进行了展望。
关键词：聚乳酸；增韧改性；机理
1.引言
生物可降解材料是指在自然条件下可以被微生物分解降解的材料，具有良好的环境友好性和生物兼容性，对环境的污染减少了很大的压力，因此被广泛使用。聚乳酸（PLA）是一种生物可降解材料，在医学、包装等领域有广泛应用。但是由于其刚脆性较高，常常会出现脆裂断裂的问题，因此对其物理性能的改善成为研究的热点之一。聚乳酸增韧改性可以有效提高PLA的韧性和强度，减少其脆裂断裂的问题，具有较高的应用前景。本文综述了近年来关于PLA增韧改性的研究进展，并对其机理进行了分析和讨论。
2.PLA的物理性能
聚乳酸由双羟基乙酸（L-lacticacid）为原料制成，具有良好的生物相容性、可降解性和可加工性，是一种广泛应用的生物可降解材料。但其物理性能不够理想，主要表现在以下几个方面：
1）刚脆性：PLA的分子结构具有特殊的聚合方式，分子链之间存在较强的氢键作用，因此在高分子链的约束和作用下，容易发生刚脆性。
2）低韧性：PLA的分子结构松散，分子间力较小，故容易出现脆裂和断裂等问题，影响产品的使用寿命和安全性。
3）加工性差：PLA的熔点较高，熔体黏度大，容易与机器接触面黏附，加工难度大，降低了生产效率。
因此，为了改善PLA的物理性能，增韧改性已成为研究的重点之一。
3.PLA增韧的方法
为了提高PLA的韧性和强度，可以通过添加增韧剂的方法来进行改性。目前常见的增韧剂主要有以下几种：
1）弹性体：如丁苯橡胶（BR）、聚丁二烯（SIS）、聚乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）等。
2）高分子杂化材料：如聚乳酸-聚丙烯酸酯（PLA-PBA）、聚乳酸-聚乙烯醇（PLA-PVOH）等。
3）生物活性分子：如壳聚糖（CS）、明胶（GEL）等。
4.PLA增韧机制
不同的增韧剂具有不同的增韧机制，最终实现PLA的强化和增韧。下面简要介绍几种增韧剂的机制：
1）弹性体增韧剂
添加弹性体增韧剂可以有效提高PLA的韧性和断裂伸长率，这是由于弹性体具有高静态和动态弹性模量，它们可以接受外力而不改变其形状，减小PLA的脆度，延长其使用寿命。此外，弹性体与PLA的相容性和分散性也影响其增韧效果。如研究发现，SIS对PLA的增韧效果最好，是其它弹性体的10倍以上。
2）高分子杂化材料增韧剂
高分子杂化材料中的两种材料根据相容性可分为两种，即相容体系和相分离体系。相容体系中，两种高分子能够在纳米尺度下均匀分散，形成互相渗透的显著界面，阻止了PLA分子链的堆积和拓扑结构的形成，从而提高了PLA的韧性和延展性。相分离体系中，两种高分子分离出相互接触的颗粒，颗粒内各自形成特定的结构并确定其机械性能，最终促进了PLA的增韧。
3）生物活性分子增韧剂
生物活性分子增韧剂在增韧机制上与其它增韧剂存在比较明显的区别。它们主要是通过PLA与生物细胞间的相互滋养作用，进而增强了PLA的机械性能。比如壳聚糖是一种天然多糖质，具有优秀的生物相容性和高分子稳定性，在PLA中具有较好的增韧作用。其机理是壳聚糖与PLA形成混态，阻止了PLA分子链的堆积和拓扑结构的形成，增加了PLA链段的弯曲程度，从而提高了其韧性和延展性。
5.结论与展望
本文对近年来PLA增韧改性的研究进行了综述，介绍了几种常见的增韧剂和其机制，总结了PLA增韧的发展现状和未来趋势。目前，PLA增韧改性研究主要集中在材料的开发和评价方面，但之后需要考虑对材料的完整性、生物降解性以及环境安全性等诸多问题的解决。未来，应该研究更加环保、安全、可持续的PLA增韧材料，使其更好地适应各种应用场合，并推动PLA作为一种重要的生物可降解材料在更多领域发挥其作用。