新型聚乙烯-g-聚乳酸接枝共聚物的合成與表征

蔡 浩王 行陳相見張坤玉?潘 莉?

(1.天津大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,天津 300350; 2.天津大學(xué)化工學(xué)院,天津 300350)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,高分子材料在人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)、生活中扮演著越來越重要的角色,各種高分子材料的消費(fèi)量日益劇增,而與之相應(yīng)的高分子材料可持續(xù)發(fā)展的問題也成為社會(huì)發(fā)展中人們關(guān)注的重要問題之一[1,2]。 近些年來,除了要求高分子材料滿足各種應(yīng)用領(lǐng)域的基礎(chǔ)性能指標(biāo)外,人們對(duì)其使用后的降解或循環(huán)利用也提出了更高的要求。國家發(fā)改委、生態(tài)環(huán)境部在2020 年發(fā)布了《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》明確提出要推廣應(yīng)用可循環(huán)、易回收、可降解高分子材料。 這就需要發(fā)展性能可媲美現(xiàn)有石油基塑料的新型環(huán)境友好高分子材料。 目前,可降解高分子材料,主要包括生物基降解塑料如聚乳酸(PLA)、聚羥基脂肪酸酯(PHA)等,和石油基降解塑料包括聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚己內(nèi)酯(PCL)等,這些都是現(xiàn)階段可降解材料的研究熱點(diǎn)[3]。

由于單一的可降解塑料往往存在力學(xué)強(qiáng)度不足或脆性較大等性能缺點(diǎn),應(yīng)用的領(lǐng)域受到很大程度的限制[4]。 因而,通過化學(xué)改性、生物改性和物理改性等方法對(duì)可降解材料進(jìn)行性能提升也得到了廣泛的研究和關(guān)注[5,6]。 例如,目前產(chǎn)業(yè)化最成熟、產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣泛的生物基降解材料PLA,在食品包裝薄膜/包裝盒[7]、一次性餐具、農(nóng)林環(huán)保[8]、生物醫(yī)用等多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用,但PLA 材料存在熱變形溫度低(<55 ℃)、脆性大韌性差(斷裂伸長率<10%)、耐水解性較差、價(jià)格較高等缺陷,因而研究人員在提高其力學(xué)性能方面進(jìn)行了很多方法的嘗試[9]。 其中,化學(xué)改性方法,也就是利用特定的化學(xué)反應(yīng)合成目標(biāo)結(jié)構(gòu)明確的接枝或嵌段共聚物[10-13],調(diào)節(jié)組分間的界面張力形成性能互補(bǔ)組分的相容體系從而達(dá)到改善材料物理化學(xué)性能目的,是一種比較常用的行之有效的改性方法。 例如,利用自由基聚合、等離子接枝聚合等方法在PLA 主鏈上接枝其他柔性聚合物鏈[14],或?qū)LA接枝到其他聚合物柔性鏈上[11],使其在PLA 與其他聚合物的共混體系中發(fā)揮改善界面作用而實(shí)現(xiàn)顯著的增容、增韌效果,克服其本身的性能缺陷,獲得綜合性能優(yōu)異的改性PLA 共混材料,降低其成本,拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域[15,16]。

將性能優(yōu)異、成本低廉的可循環(huán)利用聚合物材料與PLA 等可降解材料有機(jī)結(jié)合實(shí)現(xiàn)其改性的方案一直受到人們的關(guān)注[9]。……