浅析聚乳酸共聚改性及纳米二氧化硅复合改性

王武

摘 要：根据对聚乳酸/纳米二氧化硅复合材料的深入分析与研究，它主要使用辛酸亚锡对改性之后的纳米二氧化硅与丙交酯进行催化，然后进行制备。分别使用扫描电镜、热失重分析以及红外光谱等一系列方式对纳米二氧化硅的性能及其结构进行深入的探究，通过扫描电镜与红外光谱对聚乳酸/纳米二氧化硅复合材料进行分析，发现聚乳酸与纳米二氧化硅之间发生了相应的化学反应，纳米二氧化硅在聚乳酸基体中处于一种分散的状况；根据热失重研究中的结果，发现聚乳酸/纳米二氧化硅材料的热稳定性性会受到纳米二氧化硅含量多少的影响，如果纳米二氧化硅含量处于增加的状态，那么热稳定性也会随之提升。通过力学性能分析与研究，能够发现在材料中加入无机纳米例子，能够在很大程度提升材料的拉伸强度。

关键词：纳米二氧化硅 复合改性 共聚改性 聚乳酸

中图分类号：TB383 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）01（c）-0119-02

随着全球经济的发展加快，能源的消耗量正在逐渐增加，各个国家开始重视能源材料的节约使用以及新型材料的研发，聚乳酸在生产过程中对于环境造成的污染非常低，而且它还具备一定的再生性，所以各个国家开始广泛关注聚乳酸的有效的应用。在一定的自然条件下，聚乳酸能够在生物方面达到降解的效果，在降解过程中产生相应的水以及二氧化碳，不会对生态环境造成任何的影响，它有效的改善了高分子材料中存在的一些不足之处。聚乳酸还具备良好的生物吸收性与相容性，所以聚乳酸在医药卫生、包装材料等一系列领域中的应用范围非常广泛。

就目前来看，聚乳酸复合材料主要是在一定条件下，聚乳酸与填料之间复合而形成的，这一种复合方式中聚乳酸与填料之间相互结合的效果较差，而且填料的分散状态处于一个不均匀的状况，在很大程度上可能会造成聚乳酸分析量的减少，制备过程中的一些工序非常的复杂，制备的时间也较长。本文主要针对制备聚乳酸/纳米二氧化硅复合材料过程中使用相应的原位聚合法，利用辛酸亚锡进行催化操作，能够在很大程度上改善聚乳酸具备的性能，简化了工艺流程，能够有效的对聚乳酸/纳米二氧化硅复合材料进行相应的制备操作，还能够表征聚乳酸/纳米二氧化硅复合材料中具备的性能及其结构。

1 聚乳酸共聚改性及纳米二氧化硅复合改性的实验

1.1 主要的原材料

聚乳酸共聚改性及纳米二氧化硅复合改性实验中主要的原材料有：DL-丙交酯、辛酸亚锡、三氯甲烷、石油醚以及改性之后纳米二氧化硅中形成的粉体。

1.2 制备聚乳酸/纳米二氧化硅复合材料的流程

在安装了搅拌装置的干燥三口瓶中，将一定分量的改性纳米二氧化硅、丙交酯以及辛酸亚锡倒入其中，进行抽真空操作，大约3 h之后向干燥三口瓶中充入氮气，进行密封，然后将干燥三口瓶置于135±5 ℃油浴24 h，让其在油浴中发生化学反应；在反应完成之后，使用CHCl3进行相应的溶解，采用石油醚进行沉淀，在产生白色黏体状的物质之后，进行抽滤操作，将干燥三口瓶置于45 ℃真空干燥箱中，使其重量处于一个恒定状态，使用型号为Agilent1100的凝胶色谱仪器对聚合物中含有的分子量进行准确的检测，将聚苯乙烯作为相关样品在制作过程中的标准规范，将四氢呋喃作为相应的溶剂。

1.3 聚乳酸/纳米二氧化硅复合材料的表征

1.3.1 紅外光谱研究

采用的红外光谱分析仪器型号为EQUINOX-55，对聚乳酸/纳米二氧化硅复合材料的结构进行研究。

1.3.2 力学性能检测

使用电子拉力检测仪器对聚乳酸/纳米二氧化硅复合材料中含有的断裂伸长率与拉伸轻度进行检测，分别对每一个样品测试4次，然后取测试数值的平均值。

1.3.3 扫描电镜研究

采用的扫描电镜型号为FEISIRION 200，对聚乳酸中纳米二氧化硅粒子的分散状况进行观察与分析。

2 聚乳酸共聚改性及纳米二氧化硅复合改性的实验结果与探讨

2.1 红外光谱研究结果

如图1所示，样品的红外谱图。从图中能够发现，样品中全部都具备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伸缩振动峰，1753.27 cm-1位置是C—O伸缩振动峰，1164.29 cm-1位置与1258.12 cm-1位置是C—O的对称伸展振动峰与反对称伸展振动峰，3492.42 cm-1位置是-OH吸收峰等。将a曲线与b曲线之间进行一个比较，能够发现聚乳酸/纳米二氧化硅复合材料在1087.01 cm-1位置中出现了Si-O-Si吸收峰，在1131 cm-1位置中出现了Si-O-C吸收峰。因此，能够证明聚乳酸/纳米二氧化硅复合材料已经形成。

2.2 力学性能研究结果

如图2所示，纳米二氧化硅用量的多少会对聚乳酸/纳米二氧化硅复合材料中具备的拉伸强度造成一定程度的影响。从图2中可以发现，纳米二氧化硅用量的增加，会在一定程度上降低聚乳酸/纳米二氧化硅复合材料中含有的断裂伸长率，拉伸强度在一定范围内的增加，主要的原因是聚乳酸内部中含有的改性纳米二氧化硅发挥了相应的交联点作用，增强了聚乳酸结合力，制约了分子出现变形的情况，加强了抗拉伸能力。

2.3 扫描电镜研究

如图3所示，利用扫描电镜拍摄的纯聚乳酸断面在放大一千倍之后的照片。图3中显示的是纯聚乳酸断面中的平面十分的干净，断面中的断裂形态能够在扫描电镜拍摄照片中颜色比较暗的位置中体现出来，聚乳酸/纳米二氧化硅复合材料的拉伸强度与热稳定性得到了提升。

3 结语

聚乳酸具备良好的热成型性、弹性模量以及机械强度，但是在实际运用过程中还存在一些问题，所以人们开始重视聚乳酸共聚改性的分析与研究。纳米二氧化硅复合材料不仅能够充分的发挥二氧化硅具备的粒子协同效应、表面效应以及小尺寸效应，还具备高分子材料中含有的优点，在很大程度上增强了复合材料的电、光、磁以及机械等一系列功能特性，各个国家在新型材料研发事项上开始逐渐重视纳米二氧化硅复合材料。制备聚乳酸/纳米二氧化硅复合材料，主要是为了将聚乳酸的优势与纳米二氧化硅的优点充分发挥出来，研发出性能更加强大的高分子材料，具有广阔的市场前景。

参考文献

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