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聚乳酸改性的研究进展
摘要
聚乳酸（PLA）是一种受到广泛关注的可降解高分子材料。为了提高PLA的性能，有研究者对其进行了改性。本文就聚乳酸改性的研究进展进行了综述，围绕着改性聚乳酸（MPLA）、共混物、纳米复合材料、聚乳酸衍生物等方面，介绍了各种改性方法和应用。
关键词：聚乳酸，改性，MPLA，共混物，纳米复合材料，衍生物
1.引言
聚乳酸（PLA）是通过化学合成或者生物法合成得到的生物降解高分子材料，具有优异的物理和生化特性。PLA分子结构稳定，有机可降解，有环保无毒，被称作是“生态纤维”。但是，PLA材料在实际应用过程中也存在一些问题。其机械性能、耐热性、透明度等方面还需进一步提高，为此，有研究者对其进行了改性，提高其性能和适应性。
2.MPLA的制备
MPLA是通过在PLA分子中引入其他官能团实现的。机械性能改性方法主要包括改变分子结构、链扩展和交联改性等。
（1）改变分子结构：为了改变分子结构，有研究者尝试在PLA分子中引入其他官能团，增加分子间的相互作用力，提高PLA材料的性能。比如，Liu等通过将代替1-乙醇胺基、乙酰丙酮酸酯和甲基丙烯酸酯等官能团引入PLA分子，制备了一种MPLA，并对其进行了测试。结果表明，所制备的MPLA比普通PLA具有更好的力学性能和热稳定性。
（2）链扩展：PLA分子链平均分子量较低，有研究者通过链扩展方法增加其分子链长度，从而提高其力学性能。例如，在单向延伸拉伸工艺过程中，常将PLA泄没成膜再进行延伸，可以使得其分子链得到拉伸和扩展，提高透明度和力学性能。
（3）交联改性：交联可以有效提高材料的力学性能和耐热性。如在PLA分子中引入硬脂酸锌作为交联剂，能够使其材料具有良好的热稳定性和机械性能。
3.共混物的制备
共混物是指将两种或以上的塑料混合，形成相容的新材料，具有的性能可以超过原材料。常用的共混物改性方法有掺杂共混、相容剂共混等。
（1）掺杂共混：掺杂添加物是在PLA基体中加入小分子有机化合物，就是所谓的“助剂”。其中最常用的助剂为增塑剂，如丙烯酸类共聚物、环氧化大豆油等。通过添加适量的增塑剂，可以有效改善PLA材料的热稳定性和力学性能。
（2）相容剂共混：相容剂作为PLA的改性剂最常见的类型，其目的是使两种其它的高分子材料之间的表面能减小到相互接触的能量以下，从而产生均相结构和提高材料性能。比如，Chen等使用了光氧化聚氨酯作为PLA的相容剂，最终制备出具有良好机械强度和热稳定性的共混物。
4.纳米复合材料的制备
纳米复合材料与纳米材料的大小尺度相同，因此具有较大的比表面积和特殊的物理和化学性质。以纳米硅石（nanosilica）为例，制备PLA的纳米复合材料能够改善其热稳定性、力学性能和耐氧化性，纳米硅石的高粉散度性能更是有助于改善材料的耐热性。
（1）表面修饰：通过表面修饰的方法，能够有效改善纳米材料与PLA之间的相容性。例如，利用几丁糖为表面修饰剂，能够改善PLA能与纳米硅石的相容性，并能够使纳米硅石在PLA中高效分散与增强其力学性能。
（2）加工工艺：加工工艺对制备PLA纳米复合材料也具有重要影响。在添加纳米硅石之前，通常需要将PLA移液成薄膜，更为均匀的分散纳米硅石，可以利用熔体混合或者超临界流体技术等方法实现。
5.聚乳酸衍生物的制备
除了通过MPLA、共混物和纳米复合材料改性外，还有一些接链聚合技术可以衍生出不同类型的PLA衍生物，从而实现不同目的的改性。常见的聚乳酸衍生物包括PLA-PEG共聚物、PLA-PLGA共聚物、PLA-聚苯乙烯共聚物等。
PLA-PEG共聚物可以通过多元醇或酸酐的引入来合成，其可以提高PLA的生物润滑性、合成的同时也可以改善PLA的分散性。PLA-PLGA共聚物可以增加PLA的生物稳定性，并可以利用改善后的材料制备纳米颗粒和微球等药物输送系统。PLA与聚苯乙烯的共聚合成可以提高PLA的力学性能等。
6.结论
PLA作为现代人类生活中应用广泛的生物降解性高分子材料，不仅具有环保优异的性质，但理论和实践中它还存在一些不足之处。为了提高其实际应用价值，市场需要对其物理力学、导电性、热稳定性的改进，因此PLA的改性研究至关重要。上述方法虽不能完全穷尽，但探索的范围比较广泛，个别方法尚有进一步完善的余地，希望研究者们在今后的研究中不断创新，进一步拓展其应用领域。