聚乳酸/生物質復材研究獲進展

文/仲 科

聚乳酸/生物質復材研究獲進展

文/仲 科

聚乳酸相對于石油基塑料具有優異的生物可降解性，能夠在一次性注塑、發泡和吹膜領域大規模替代石油基塑料來解決日益嚴重的“白色污染”問題，目前已在全世界等到大力推廣。針對聚乳酸應用中存在的耐熱性差、價格高、韌性差等難題，中科院寧波材料所生物基高分子材料團隊深入研究，近期取得了系列進展。

在前期的工作中，該團隊通過合成聚乳酸用生物基結晶成核劑，解決了聚乳酸耐熱差的關鍵問題，拓展了聚乳酸在傳統塑料等相關領域的應用范圍。但價格較高是目前限制聚乳酸應用拓展的關鍵因素，這種耐熱改性又會再度增加聚乳酸的成本，進一步限制其在一次性應用領域的應用。為此，降低聚乳酸的應用成本并保持聚乳酸的生物可降解，利用價格低廉、來源廣泛、可生物降解和持續利用的生物質填充復合聚乳酸，成為環保塑料中發展最為迅速的一個方向。

但是，在聚乳酸/生物質復合材料中，聚乳酸與纖維素、淀粉或竹粉等生物質填料之間親疏水差異明顯，聚乳酸/生物質復合材料界面相容性非常不好。同時，該類復合材料的斷裂強度和延展性很差，應用嚴重受阻。

針對上述問題，該團隊首次利用高活性反應型生物基增容劑如環氧大豆油（ESO）、環氧腰果酚殼油、衣康酸環氧樹脂、檸檬酸環氧樹脂等對復合材料進行了改性，制備出高性能且滿足應用要求的全生物基可降解環保型聚乳酸復合材料。同時，他們還對高活性反應型生物基增容劑如何改善親水生物質剛性粒子與疏水聚乳酸基體的界面相容性進行了詳細機理研究和分析，最終制備出符合應用需求的各種注塑、吸塑一次性可降解產品。預計在不久的將來，聚乳酸/生物質復合材料將能夠有效緩解“白色污染”的環境問題。