淺析聚乳酸共聚改性及納米二氧化硅復合改性

王武

摘 要：根據對聚乳酸/納米二氧化硅復合材料的深入分析與研究，它主要使用辛酸亞錫對改性之后的納米二氧化硅與丙交酯進行催化，然后進行制備。分別使用掃描電鏡、熱失重分析以及紅外光譜等一系列方式對納米二氧化硅的性能及其結構進行深入的探究，通過掃描電鏡與紅外光譜對聚乳酸/納米二氧化硅復合材料進行分析，發現聚乳酸與納米二氧化硅之間發生了相應的化學反應，納米二氧化硅在聚乳酸基體中處于一種分散的狀況；根據熱失重研究中的結果，發現聚乳酸/納米二氧化硅材料的熱穩定性性會受到納米二氧化硅含量多少的影響，如果納米二氧化硅含量處于增加的狀態，那么熱穩定性也會隨之提升。通過力學性能分析與研究，能夠發現在材料中加入無機納米例子，能夠在很大程度提升材料的拉伸強度。

關鍵詞：納米二氧化硅 復合改性 共聚改性 聚乳酸

中圖分類號：TB383 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（c）-0119-02

隨著全球經濟的發展加快，能源的消耗量正在逐漸增加，各個國家開始重視能源材料的節約使用以及新型材料的研發，聚乳酸在生產過程中對于環境造成的污染非常低，而且它還具備一定的再生性，所以各個國家開始廣泛關注聚乳酸的有效的應用。在一定的自然條件下，聚乳酸能夠在生物方面達到降解的效果，在降解過程中產生相應的水以及二氧化碳，不會對生態環境造成任何的影響，它有效的改善了高分子材料中存在的一些不足之處。聚乳酸還具備良好的生物吸收性與相容性，所以聚乳酸在醫藥衛生、包裝材料等一系列領域中的應用范圍非常廣泛。

就目前來看，聚乳酸復合材料主要是在一定條件下，聚乳酸與填料之間復合而形成的，這一種復合方式中聚乳酸與填料之間相互結合的效果較差，而且填料的分散狀態處于一個不均勻的狀況，在很大程度上可能會造成聚乳酸分析量的減少，制備過程中的一些工序非常的復雜，制備的時間也較長。本文主要針對制備聚乳酸/納米二氧化硅復合材料過程中使用相應的原位聚合法，利用辛酸亞錫進行催化操作，能夠在很大程度上改善聚乳酸具備的性能，簡化了工藝流程，能夠有效的對聚乳酸/納米二氧化硅復合材料進行相應的制備操作，還能夠表征聚乳酸/納米二氧化硅復合材料中具備的性能及其結構。

1 聚乳酸共聚改性及納米二氧化硅復合改性的實驗

1.1 主要的原材料

聚乳酸共聚改性及納米二氧化硅復合改性實驗中主要的原材料有：DL-丙交酯、辛酸亞錫、三氯甲烷、石油醚以及改性之后納米二氧化硅中形成的粉體。

1.2 制備聚乳酸/納米二氧化硅復合材料的流程

在安裝了攪拌裝置的干燥三口瓶中，將一定分量的改性納米二氧化硅、丙交酯以及辛酸亞錫倒入其中，進行抽真空操作，大約3 h之后向干燥三口瓶中充入氮氣，進行密封，然后將干燥三口瓶置于135±5 ℃油浴24 h，讓其在油浴中發生化學反應；在反應完成之后，使用CHCl3進行相應的溶解，采用石油醚進行沉淀，在產生白色黏體狀的物質之后，進行抽濾操作，將干燥三口瓶置于45 ℃真空干燥箱中，使其重量處于一個恒定狀態，使用型號為Agilent1100的凝膠色譜儀器對聚合物中含有的分子量進行準確的檢測，將聚苯乙烯作為相關樣品在制作過程中的標準規范，將四氫呋喃作為相應的溶劑。

1.3 聚乳酸/納米二氧化硅復合材料的表征

1.3.1 紅外光譜研究

采用的紅外光譜分析儀器型號為EQUINOX-55，對聚乳酸/納米二氧化硅復合材料的結構進行研究。

1.3.2 力學性能檢測

使用電子拉力檢測儀器對聚乳酸/納米二氧化硅復合材料中含有的斷裂伸長率與拉伸輕度進行檢測，分別對每一個樣品測試4次，然后取測試數值的平均值。

1.3.3 掃描電鏡研究

采用的掃描電鏡型號為FEISIRION 200，對聚乳酸中納米二氧化硅粒子的分散狀況進行觀察與分析。

2 聚乳酸共聚改性及納米二氧化硅復合改性的實驗結果與探討

2.1 紅外光譜研究結果

如圖1所示，樣品的紅外譜圖。從圖中能夠發現，樣品中全部都具備聚乳酸特征中存在的吸收峰：1633.12 cm-1位置是端羧基中C—O伸縮振動峰，1753.27 cm-1位置是C—O伸縮振動峰，1164.29 cm-1位置與1258.12 cm-1位置是C—O的對稱伸展振動峰與反對稱伸展振動峰，3492.42 cm-1位置是-OH吸收峰等。將a曲線與b曲線之間進行一個比較，能夠發現聚乳酸/納米二氧化硅復合材料在1087.01 cm-1位置中出現了Si-O-Si吸收峰，在1131 cm-1位置中出現了Si-O-C吸收峰。因此，能夠證明聚乳酸/納米二氧化硅復合材料已經形成。

2.2 力學性能研究結果

如圖2所示，納米二氧化硅用量的多少會對聚乳酸/納米二氧化硅復合材料中具備的拉伸強度造成一定程度的影響。從圖2中可以發現，納米二氧化硅用量的增加，會在一定程度上降低聚乳酸/納米二氧化硅復合材料中含有的斷裂伸長率，拉伸強度在一定范圍內的增加，主要的原因是聚乳酸內部中含有的改性納米二氧化硅發揮了相應的交聯點作用，增強了聚乳酸結合力，制約了分子出現變形的情況，加強了抗拉伸能力。

2.3 掃描電鏡研究

如圖3所示，利用掃描電鏡拍攝的純聚乳酸斷面在放大一千倍之后的照片。圖3中顯示的是純聚乳酸斷面中的平面十分的干凈，斷面中的斷裂形態能夠在掃描電鏡拍攝照片中顏色比較暗的位置中體現出來，聚乳酸/納米二氧化硅復合材料的拉伸強度與熱穩定性得到了提升。

3 結語

聚乳酸具備良好的熱成型性、彈性模量以及機械強度，但是在實際運用過程中還存在一些問題，所以人們開始重視聚乳酸共聚改性的分析與研究。納米二氧化硅復合材料不僅能夠充分的發揮二氧化硅具備的粒子協同效應、表面效應以及小尺寸效應，還具備高分子材料中含有的優點，在很大程度上增強了復合材料的電、光、磁以及機械等一系列功能特性，各個國家在新型材料研發事項上開始逐漸重視納米二氧化硅復合材料。制備聚乳酸/納米二氧化硅復合材料，主要是為了將聚乳酸的優勢與納米二氧化硅的優點充分發揮出來，研發出性能更加強大的高分子材料，具有廣闊的市場前景。

參考文獻

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