生物可降解高分子增韧聚乳酸的研究进展

魏泽昌，蔡晨阳，王 兴，付 宇

(南京林业大学 材料科学与工程学院，南京 210037)

生物质高分子材料由于其优异的性能引起了越来越多的关注，因为生物质高分子材料的广泛使用不仅降低了对化石资源的依赖性，而且对环境无害[1-3]。聚乳酸(PLA)也被称为聚丙交酯，是以生物基玉米淀粉制得的乳酸为单体开环聚合得到的一种新型环保型高分子材料，并且最终可以完全降解成环境友好的终产物，如CO2和H2O[4-5]。由于其具有高机械强度、易加工、高熔点、可生物降解性和良好的生物相容性[6-8]等优点，近年来在农业、食品包装、医疗卫生[9-11]等领域得到大量应用。聚乳酸虽具有很好的力学性能，但断裂伸长率低(通常小于10%)和韧性差的缺点限制了它在某些特定领域的广泛使用。

为了解决聚乳酸的高脆性、低韧性的缺点，在目前的研究中尝试的主要方法包括化学共聚[12-14]、塑化[15]和共混等各种技术来进行增韧[16]。尽管化学共聚可以有效提高聚乳酸的延展性，但是聚乳酸的一些优良性能会下降，例如：明显降低了机械强度以及熔融温度，同时共聚过程中反应时间长，反应条件苛刻也是应用中需要面对的困难。另一方面，增塑剂的使用虽然可以改善聚乳酸的热加工性和提高聚乳酸的韧性，但是韧性的明显改善需要含量较高的增塑剂，这会导致拉伸强度和弹性模量的显著降低，同时，聚乳酸在储存期间也会存在增塑剂迁移到表面的潜在危害[16]，从而造成聚乳酸在食品包装等应用中的安全隐患。

通过共混的方法增韧聚乳酸常应用于柔性的高分子聚合物，早期的研究中柔性高分子聚合物通常来源于石油资源。由于很难找到合适的良溶剂，因此目前主要与聚乳酸进行熔融共混。一些研究组[17-20]详细介绍了近些年石油基高分子增韧聚乳酸的研究进展，例如：通过把聚乳酸与聚乙烯(PE),丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，聚苯乙烯(PS)等石油基高分子共混，显示出良好的增韧效果，但严重损害了聚乳酸原有的生物相容性和可降解性，而且石油基高分子的利用也会给环境带来严重的负面影响。石油基高分子的高熔解温度也会造成聚乳酸在加工中发生部分降解，给产品的性能带来负面影响。特别是石油基高分子的加工过程控制比较复杂，相同的材料由于加工条件的波动，制品表现出的性能会有很大差异，因此精准地控制加工条件也是一个必须面对的难题。

选择生物可降解高分子代替石油基高分子作为增韧剂，不仅可以低温熔融加工，而且也易于找到合适的良溶剂与聚乳酸溶液共混，挥发溶剂成膜，因此加工路线选择宽广。在获得较好增韧效果的同时，对聚乳酸原有的生物相容性和可降解性没有影响，甚至可以促进生物降解性能，减少对石油资源的依赖性，并最大限度地降低石油基高分子材料造成的“白色”污染。近年来生物可降解高分子增韧聚乳酸越来越被重视，发展性研究成果也越来越丰富。本文针对近年来通过生物基高分子增韧聚乳酸的研究进行了广泛的阅读，以期做出全面的阐述。

1 生物基单体合成高分子增韧聚乳酸

1.1 聚酯类高分子

聚酯类高分子的性能可以通过选择的单体以及单体之间的配比来调整[16]，而且聚酯上丰富的酯基使其与聚乳酸的相容性很好，可以实现对聚乳酸的增韧效果，一些二羧酸如琥珀酸、己二酸等是生物基类单体，可以与醇反应生成可降解、可再生的聚酯[21]。Valerio等[22]研究了基于甘油、琥珀酸合成的聚甘油琥珀酸酯(PGS)来增韧PLA，结果表明，当PGS中甘油与琥珀酸的摩尔比为1∶1时对PLA有较好的增韧效果，冲击强度明显改善。把马来酸酐作为共聚单体合成聚甘油琥珀酸-马来酸酐(PGSMA)，PLA/PGSMA共混物的韧性相较于纯PLA提高了392%；再通过把合成温度从180℃调节至150℃，韧性提高了1600%。断裂伸长率的明显改善来源于在熔融过程中产生的交联，形成PLA-g-PGSMA共聚物作为传递介质使应力有效地从PLA基体转移到PGSMA软相。当甘油、琥珀酸和马来酸酐以摩尔比为1∶0.5∶0.5合成的PGSMA与PLA以质量比为2∶8比例混合时，获得的PLA韧性最佳。Coativy等[23]用甘油、癸二酸和硬脂酸为原料通过微波加热合成聚酯与PLA熔融共混，随着聚酯质量分数的增加，冲击强度从19.2J/m到37.1J/m持续增加，而拉伸强度和拉伸模量则呈现下降的趋势，在聚酯含量为10%(质量分数，下同)时断裂伸长率从2.3%提高到93%，在更高的浓度时下降17%。图1为不同聚酯含量的样品拉伸断裂后的SEM,并发现由于聚酯的引入，在共混物中存在与聚酯相关的孔，只有当聚酯量含量为10%时，在孔之间存在连续的PLA富集相，使得共混物的力学性能最好。

图1 不同聚酯含量的试样拉伸断裂后的横截面扫描电子显微图[23] (a)5%；(b)10%；(c)20%Fig.1 Observation with scanning electron microscope of cross section after tensile breaking of tensile test sample with various polyester contents[23] (a)5%；(b)10%；(c)20%

聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)是己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物，包含着石油基单元以及生物基组分单元，是一种可生物降解的脂肪族-芳香族共聚酯[16]，其中对苯二甲酸可以从生物质衍生路线获得[24]。Alitry等[25]用PLA，PBAT和含有甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)官能团的扩链剂进行反应性挤出，当PLA与PBAT的质量比为8∶2时，断裂伸长率从14%升高至50%。由于挤出过程中GMA上的环氧基团与PLA和PBAT上的基团形成酯键，当加入0.25%和0.5%的GMA扩链剂时混合物的断裂伸长率达到116%和135%。Zhou等[26]运用“狭缝模-拉伸-热处理”技术获得了具有优异阻隔性能和力学性能的PLA/PBAT复合膜，其断裂伸长率随着PBAT含量的增加而增长。当PBAT的质量分数为40%时，样品的断裂伸长率由17.2%增长到228.1%。其机理为复合膜中原位形成PBAT纳米纤维可以促进PLA形成连通网络的有序取向结构从而改善了韧性与屈服强度。Zhou等[27]还利用振荡剪切注射成型机器来制备PLA/PBAT。在PLA/PBAT质量比为9∶1时，样品拉伸强度与杨氏模量则从纯PLA的68.3MPa和1941MPa上升到91.3MPa和2458MPa，同时断裂伸长率也从5.5%上升到15.7%，主要是由于制作样品的过程中强烈的剪切振动导致形成PBAT纳米纤维以及丰富的PLA串晶结构，在这两者的协同作用下使得PLA/PBAT样品同时具有强度与韧性。

聚羟基脂肪酸酯(PHA)是由细菌合成的一种细胞内聚酯，是一种天然的高分子生物材料，具有良好的生物相容性和生物可降解性[28]。因此可以在改善PLA脆性的同时保持PLA原有的生物相容性和可降解性。PHA从结构上看可分为短链长和中等链长的聚羟基脂肪酸酯，其中短链长包括聚3(-羟基丁酸酯)(PHB)、聚(4-羟基丁酸酯)(P4HB)和聚(3-羟基戊酸酯)(P3HV)以及它们的共聚物如聚(3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯)(PHBV)等，中等链长则包括聚3-羟基己酸酯(P3HHX)、聚3-羟基辛酸酯(PHO)以及它们的共聚物等[29]。Yang等[30]用DSM微型混炼机将PHB粉末在185℃下挤出，然后在200℃下进行热降解，得到的产物与PLA进行溶解成膜，并与自由基引发剂进行反应性挤出接枝PLA，最后用热压机压缩成膜。由于PHB对PLA的塑化作用，当PHB的质量分数为20%时，断裂伸长率达到350%，是纯PLA的40倍。Nerkar等[31]将不同比例的PLA和PHO在微型混炼机中制成共混物，然后把PLA，PHO与PLA/PHO共混物进行研磨，把研磨后的共混物与不同含量的过氧化二枯基(DCP)和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TAM)在丙酮中进行溶解，最后挥发溶剂制成样品。结果发现，当PLA/PHO的质量比为9∶1时，断裂伸长率和冲击强度分别为35%和65kJ/m2，高于纯PLA的14%和32kJ/m2。

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)由丁二酸和1,4-丁二醇的缩聚制备。PBS是一种具备300%的断裂伸长率的柔性高分子聚合物，因此可用于增韧PLA。Zhang等[32]用PBS接枝的纤维素纳米晶体(PBS-g-CNC)和过氧化二异丙苯(DCP)改善PLA/PBS复合材料的韧性和相容性。当分别加入DCP和PBS-g-CNC时，PLA/PBS的相容性得到改善，PBS结构域的粒径从PLA/PBS中的最大PBS粒径减小，而同时加入时产生的协同作用可以降低PBS的粒径，从而使断裂伸长率达到260%～300%。以DCP为相容剂的PLA/PBS(质量比为7∶3)共混物中加入2%PBS-g-CNC，缺口冲击强度从105J/m增加到726J/m，断裂应力从31MPa增加到43MPa。Zhang等[33]在PLLA/PBS共混物中加入合成的PLLA-PBS嵌段共聚物和PLLA-PGMA(聚甲基丙烯酸缩水甘油酯)嵌段共聚物,二者分别作为相容剂和扩链剂制备具有超韧性的复合材料，经过调整比例，复合材料的断裂伸长率最高达到340%，是纯PLLA的60倍，由于PLLA-PBS与PLLA-PGMA的协同作用，PLLA与PBS的界面黏附性增强，在拉伸过程中出现颈缩的现象，明显改善了基体的韧性。

聚碳酸酯丁二醇酯(PBC)是一种以CO2为原料经酯交换法制得的可完全生物降解的材料，具有良好的生物相容性及力学性能。肖湘莲等[34]用聚碳酸丁二醇酯(PBC)为增韧剂，对PLA进行改性，同时考察了PBC与PBS和乙酰基柠檬酸三正丁酯(ATBC)与丙烯酸酯类增韧剂(UF100)复配增韧PLA。经测试发现PBC对PLA有较好的增韧效果，但是PBC与PBS和ATBC复配增韧PLA效果更好，主要是由于PBS为韧性材料，可以改善PLA的脆性，以及ATBC的增塑作用，加上UF100均匀分散在体系中，在受力过程中产生剪切带和银纹，吸收冲击能，使得脆性断裂转变为韧性断裂。当PBC含量为7%时体系韧性最好，断裂伸长率达200.9%，比纯PLA提高将近5倍。Zhou等[35]用马来酸酐(MA)封端的PPC(PPC-MA)来增韧PLA，同时加入了酯交换催化剂钛酸四丁酯(TBT)，在熔融过程中由于TBT的加入，PLA与PPC-MA之间发生酯交换反应，生成的PLA-PPC共聚物具有改善相容性的作用，低聚物PLA和低聚物PPC对基体具有增塑作用，使得断裂伸长率最高达到382.1%，是纯PLA的63倍。

1.2 植物基类高分子

植物起源的生物高分子是一种多相系统，其中源于植物的纤维分散在生物可降解高分子基质中，其中的基体或者增强相是生物基的，植物基高分子的良好的可生物降解性和生物相容性，通过植物基高分子来韧化聚乳酸大大减少了石油基聚合物增韧聚乳酸的局限性[36]。Muiruri等[37]将ε-己内酯(ε-caprolactone)和聚左旋丙交酯(PLLA)或者聚右旋丙交酯(PDLA)接枝到纳米纤维素(CNC)上，作为可生物降解的橡胶链段，将PDLA链接枝到共聚物上以促进与PLLA基质的立体络合。发现分别加入2.5%和5%CNC-g-PDLA的PLLA断裂伸长率仅为11.8%与8.5%，而加入2.5%，5%和10%CNC-ε-caprolactone-PDLA的PLLA断裂伸长率分别为187%，208%与246%。在加入CNC-ε-caprolactone-PDLA之后，通过断面的SEM图像发现复合材料的形态变为拉长的原纤维结构这是韧性断裂的特征，这种结构归因于抵抗变形，导致了更高的能量吸收从而增强韧性。

Sun等[38]将ε-己内酯(ε-caprolactone)/PLLA或者PDLA混合物与木质素(lignin)通过开环聚合形成橡胶层，接着与PDLA或者PLLA进行聚合，以提高聚乳酸的韧性。发现当在PLLA中掺入5%lignin-ε-caprolactone-PDLA时，得到的复合材料的增韧效果最佳，断裂伸长率达到180%，相比于纯PLA的30%提高了6倍，主要是由于材料受到外力冲击时，橡胶层产生了剪切带和银纹以吸收冲击能，使得体系从脆性断裂转变为韧性断裂。同时用不含橡胶层的PDLA接枝lignin与PLLA混合，2%lignin-PDLA/PLLA的断裂伸长率达到50%，同时也证实了橡胶层的增韧效果。

Qian等[39]用不同浓度的(3-巯丙基)三甲氧基硅烷处理竹纤维纳米晶须(BCNW)增韧聚乳酸，发现当BCNW硅烷化后，PLA复合材料的断裂伸长率从12.35%(未处理)显著增加到250.8%(4.0%硅烷处理)。因为BCNW上的亲水性羟基被疏水性巯基取代，可以改善BCNW和PLA之间的界面相容性。另外，在纤维素晶须和PLA分子之间接枝的硅烷分子发挥桥接作用，这有利于应力的传递。在拉伸过程中，沿纤维素晶须拉伸的拉伸方向依次排列对应于一维，二维和三维方向的PLA的大分子链，小片段和微晶，复合材料的韧性得到了改善。而且随着偶联剂含量的增加，断裂伸长率也增加，但当处理含量过高时，导致纤维素表面上的硅烷自凝聚层，使得断裂伸长率下降。

2 生物基弹性体增韧聚乳酸

生物基弹性体是具有黏弹性质的一类材料，具有较低的模量，较高的断裂伸长率以及良好的回弹性[40]，而且与生物塑料有相似的分子结构，因此对聚乳酸有良好的增韧作用[41]。

聚醚嵌段酰胺(PEBA)是由脂肪族聚酰胺作为硬嵌段，聚醚作为软嵌段制备的生物基弹性体,是一种可再生资源衍生的弹性共聚物，该共聚物具有高抗冲击性，因此可以用于增韧PLA。Zolali等[42]将PLA，PEBA,尼龙11(PA11)和聚环氧乙烷(PEO)熔融共混，发现PLA/PEBA复合材料的断裂伸长率随着PEBA含量增加而增加。把PLA(PEO)/PEBA/PA11以质量比为45(20)/10/45进行混合制成复合材料，得到的断裂伸长率和冲击强度分别为465%与728.6J/m，为纯PLA的80倍和45倍，主要是由于在PLA，PA11与PEBA层的良好的界面黏合力有效地促进了断裂过程中的应力传递，有利于PEBA链段的空化，引发基质的塑性变形。通过复合材料断裂面SEM图像，发现由光滑断裂面转变为粗糙面，明显转变为塑性形变。Zhang等[43]将PLA，乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(EMA-GMA)三元共聚物和PEBA通过反应性熔融共混来改善PLA的韧性。发现随着PEBA和EMA-GMA的掺入，PLA的脆性断裂转变为韧性断裂。在PLA/PEBA质量比为8∶2时断裂伸长率增加至26.2%；当PLA/EMA-GMA/PEBA质量比为7∶2∶1时表现出最高的伸长率(72.7%)，比纯PLA高近20倍。通过断裂面的SEM图像可以清楚地看到由于PEBA颗粒拔出引起的一些空隙，表明聚乳酸和PEBA相界面黏附性差，而在三元共混物的断裂表面可发现一些原纤维，这是由于EMA-GMA的环氧基团与PLA的羧基发生反应，使得分散颗粒与基体有良好的界面黏附性。

Kang等[44]用衣康酸、琥珀酸、1，3丙二醇、1，4丁二醇和癸二酸制备一种生物基聚酯弹性体(BE)，与PLA进行熔融共混发现随着BE含量增加，断裂伸长率呈现先增后减的趋势。这是由于PLA中均匀分散的BE颗粒在应力加载时吸收能量，诱导基体剪切屈服，而且PLA与BE分子链之间相互缠绕形成物理网络，这些都有利于提高基体的韧性，当BE的体积分数达到11.5%时，韧性最佳，断裂伸长率为179%。通过SEM图像可看出，BE均匀分散在聚乳酸中，同时在体积分数为11.5%时，共混物的拉伸断裂面显示原纤维状态，表明聚乳酸与BE相之间有强的界面黏附，使得增韧效果显著。Hu等[45]通过将乳酸、衣康酸、癸二酸和1，4-丁二醇进行缩聚，合成了一种可再生的聚(乳酸酯/丁二醇/癸二酸酯/衣康酸酯)酯(PLBSI)生物基弹性体，并将弹性体与PLA熔融共混达到增韧的效果。通过添加15%的PLBSI生物基弹性体，PLA的拉伸韧性和冲击韧性均得到显著提高，其断裂伸长率高于300%，冲击强度为35.3kJ/m2。PLA从脆性断裂转变为韧性断裂， PLBSI弹性体形成小球并且很好地分散在PLA中，以及PLB-SI的高韧性，使得基体韧性提高。

3 天然高分子及其衍生物增韧聚乳酸

3.1 天然橡胶

天然橡胶(NR)是一种从植物汁液中发现的乳胶状悬浮液或者乳胶衍生而来的可再生资源，成分为聚(顺式-1，4-异戊二烯)，它具有优异的柔韧性，生物相容性和生物降解性，同时其低成本使其成为改善聚乳酸脆性的理想选择[46]。

Bitinis等[47]用NR与PLA进行熔融共混。随着NR含量的增加，拉伸强度逐渐减小，断裂伸长率则呈现先增后降的趋势，当含有10%NR时，断裂伸长率达到200%。从断裂表面SEM图像发现，添加NR之后，断裂表面变得粗糙，在材料受到外界应力时，NR颗粒发生了脱粘，形成空洞和裂纹，以吸收应力能量，使得材料的韧性得到了改善。Wu等[48]用甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)接枝改性天然橡胶，与PLA制备复合材料。研究发现，具有20%NR-GMA的复合材料的力学性能最佳，冲击强度和断裂伸长率分别是纯PLA的26倍和33倍。通过断裂面的SEM图像观察，PLA/NR复合材料断裂面有空隙，说明在空隙形成过程中吸收能量，改善韧性。但PLA/NR-GMA的断裂表面表现出NR-G-MA颗粒的良好分散，几乎没有NR颗粒从P-LA基体脱粘，表明GMA的加入极大地改善了聚乳酸与NR的界面黏合性和相容性，良好的界面黏合性是韧性改善的关键。同时在冲击断裂面含有原纤维，表明PLA基质通过剪切屈服产生塑性变形。

天然橡胶在合适的条件下通过氧化双键来变为环氧化天然橡胶，掺入环氧基团后，PLA与环氧化橡胶的相容性相对于天然橡胶好[49]。Wang等[50]在过氧化二异丙苯(DCP)存在下，通过动态硫化制备了聚乳酸和环氧化天然橡胶组成的生物基热塑性硫化橡胶(TPV)。当TPV中的PLA与ENR的质量比为6∶4时，相比于未经硫化的PLA/ENR混合物明显发生了脆性到韧性的转变，断裂伸长率达到将近160%，冲击强度提高了47kJ/m2，是纯PLA的15倍，是PLA/ENR简单共混物的2.5倍。通过红外光谱证实PLA和ENR相之间的界面原位增容，观察到混合物的新型“海-海”共连续相，与交联橡胶颗粒分散在塑料基体中的典型“海岛”形态不同。同时在TPV断裂面的SEM图像上观察到弹性微纤维，是高度伸长的网状ENR连续相产生的，这种网状ENR连续相可以在受到外力时吸收较多的能量，比PLA上常规的橡胶颗粒更具有有效的增韧效果。

3.2 植物油

植物油源于可再生资源，主要成分是甘油三酯(甘油与3种脂肪酸酯化的产物)。由于其可生物降解、环境友好、易于获得等优点可以用来改善聚乳酸的脆性[51]。Robertson等[52]直接用蓖麻油增韧PLLA，当添加5%的蓖麻油时，发现PLLA的断裂伸长率从5%增加到40%，但是从SEM图像中可以看出PLLA与蓖麻油是不混融的，产生的空隙可以吸收外界的应力能量，因此改善了基体的韧性。当加入5%的蓖麻油酸接枝PLLA的二嵌段共聚物时，断裂伸长率增加到60%，该共聚物增强了PLLA与蓖麻油之间的界面黏附性和相容性，使得韧性进一步改善。Carbonell-Verdu等[53]用环氧化棉籽油(ECSO)与PLA共混，随着ECSO含量的增多，复合材料的断裂伸长率增加，当ECSO含量为10%时，断裂伸长率达到110%，是纯PLA的11倍。断裂面的一些球形孔隙是由于脱粘引起的空化产生的，同时观察到原纤维，这些现象表明复合材料拉伸过程中发生了应力分散，球形空隙在产生的过程中吸收外界应力的能量，使得断裂伸长率增大。当ECSO含量为15%时，断裂伸长率下降，说明在PLA中ECSO的含量已经饱和，从而没有改善力学性能。

Xiong等[54]用马来酸酐(MA)接枝淀粉(MGST)与环氧大豆油(ESO)和PLA进行共混制成复合材料。不同质量MA接枝率分为MGST1(4%),MGST2(6.7%)与MGST3(12%)，研究发现，PLA/MGST3/ESO(质量比为8∶1∶1)复合材料断裂伸长率达到140%，是纯PLA的20倍。通过断裂面SEM图像可以看出，淀粉与PLA之间有明显界面，当加入ESO后，界面依然明显。用MGST与PLA共混，界面变得模糊，同时发现随着ESO的加入，可以改善PLA与MGST相容性。说明MGST上的MA基团和PLA末端羧酸基团以及ESO上的环氧基团反应，同时MA基团接枝率越高，断裂伸长率越高。

4 生物大分子

蛋白质[55]、甲壳素[56]、淀粉[57]等生物分子由于生物可降解性和生物相容性可以与聚乳酸制成具有良好韧性的复合材料。

蛋白质虽是可生物降解物质，但与PLA两相之间的界面黏附性较差，Rhim等[58]用溶剂浇铸法制备由大豆分离蛋白为内层和聚乳酸为外层组成的多层膜，PLA上的羰基与大豆分离蛋白的氨基之间形成的氢键可以增加PLA层和大豆分离蛋白层之间的结合强度，降低了界面黏附性对复合材料力学性能的影响，使得多层膜的断裂伸长率达到176.9%，同时具有良好的气体阻隔性能。为了解决聚乳酸与蛋白质界面黏附性差的问题，Zhu等[59]用马来酸酐接枝PLA与大豆蛋白进行共混，也得到了不错的效果。

甲壳素是一种天然的，可生物降解的聚合物，甲壳素由于其优异的力学性能和抗菌性[60]可以加入到PLA中，以提高其力学性能和抗菌性能。Herrera等[61]用双螺杆挤出机制备甲壳素纳米晶体(ChNC)与柠檬酸三乙酯(TEC)增塑PLA纳米复合材料。快速冷却制成的PLA/TEC/ChNC质量比为79∶20∶1，复合膜断裂伸长率达到262%，在加载应力的过程中样品出现了一些裂纹，吸收了外界应力能量，导致了塑性形变，而且快速冷却的样品出现了颈缩现象，使得其断裂伸长率要高于慢速冷却制成复合膜的断裂伸长率。

淀粉与PLA之间的界面黏附性也较差，可以通过PLA塑化[62-63]，以及掺入具有柔韧性的第三组分来调整PLA/淀粉的力学性能。Sarazin等[64]用挤出机制备了PLA、聚己内酯(PCL)和热塑性淀粉(TPS)共混物。由于TPS表面的甘油层可以使得PLA与TPS界面之间产生良好的界面黏附性，当质量比为4∶1∶5共混时，复合材料的断裂伸长率为55%，是纯PLA的11倍。同时复合材料的最大缺口冲击强度是纯PLA的3倍。少量的PCL分散在PLA中可明显提高PLA/TPS的韧性。Shi等[65]将PLA、TPS和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的聚乙烯辛烷(GPOE)制备共混物。在固定20%TPS和不同比例的PLA/GPOE中，共混物的断裂伸长率和断裂冲击强度最高可达到400%和11.5kJ/m2，GPOE上的环氧基团与PLA和TPS上的活性基团发生反应，使得界面黏附性提高从而改善了共混物的韧性，共混物也展现出优异的生物降解能力。同时在PLA/淀粉两相中加入马来酸酐(MA)[66]、丙烯酸(AA)[67]和用淀粉接枝的PLA[68]，也可以实现其界面黏附性的改善。

另外，一些其他种类的生物可降解高分子如聚酰胺11(PA11)[69-71]以及聚氨酯[72-73]也被使用改善PLA的韧性，同时保持PLA的生物可降解性。

5 展望

目前生物可降解高分子增韧聚乳酸已经进行了一些研究探索，在不影响可持续性的情况下来增韧聚乳酸具有良好的发展前景。但是生物可降解高分子增韧聚乳酸的研究仍在发展中也尚未成熟，笔者认为今后的研究应该关注以下3个方面：(1)用生物可降解高分子直接与聚乳酸混融，虽然可以改善韧性，主要是由于它们之间的不混溶性导致的低界面黏附力，导致冲击韧性的降低，解决这一问题可以通过使用适当的增容技术来获得最佳界面黏附[16]；(2)从加工和耐热性的方向来看，聚乳酸经过增韧处理之后，仍有结晶速率较慢和热变形温度低等缺陷[16]，会限制聚乳酸的广泛应用，因此今后要从材料的选择和制备工艺入手研究生物可降解高分子增韧聚乳酸,同时也要考虑结晶速率和热变形温度；(3)目前用来增韧聚乳酸的生物可降解高分子的种类并不是很多，如生物基聚酯，生物基弹性体，植物基生物高分子，天然橡胶和植物油以及生物大分子等，在不久的将来拓宽种类范围也是一个重要的发展方向。

生物可降解高分子由于其可生物降解性和良好的生物相容性，在增韧聚乳酸的方向有广阔的应用前景。但是对于其对聚乳酸的增韧机理、带来的慢结晶速率以及低热转变温度还需进行深入的研究。相信在不久的将来，生物可降解高分子增韧聚乳酸将得到广泛发展和大量应用。