Plastizisierung und Härtung der PLA -Modifikation

Polylinsäure (PLA) weist hervorragende Eigenschaften wie hohe mechanische Festigkeit, Duktilität und gute Biokompatibilität auf. Es ist einfach zu verarbeiten und kann mit verschiedenen Methoden in Produkte verarbeitet werden, unter denen Blasenformungen und Thermoplastik am häufigsten verwendet werden. Die Anwendung umfasst eine breite Palette von Feldern wie Luft- und Raumfahrt, Medizin, Verpackung usw. und hat eine vielversprechende Anwendungsaussicht.

Die Mängeln von PLA, wie übermäßige Sprödigkeit, schlechter Wärmebeständigkeit und Schwierigkeiten bei der Filmbildung, begrenzen jedoch die Anwendungsentwicklung in verschiedenen Bereichen erheblich. Daher ist es notwendig, die PLA zu ändern, um seine Flexibilität zu erhöhen und den Anwendungsbereich zu erweitern. Derzeit umfassen die Methoden zur Erhöhung der Flexibilität von PLA hauptsächlich zwei Methoden: die Veränderung der Modifikation durch Hinzufügen von Weichmachern und Verhinderung der Modifikation durch Hinzufügen von zähem Materialmischung.

01. PLetzte Modifikation von pla

Bei der Synthese von PLA -Verbundwerkstoffen kann eine geringe Menge an Weichmacher hinzugefügt werden, um die Flexibilität der PLA zu verbessern, die Glasübergangstemperatur (TG) zu verringern, die Verarbeitungseigenschaften und die mechanischen Eigenschaften der PLA zu verbessern und die PLA zu erleichtern.

Plastikmechanismus von PLA

Die molekulare PLA -Kette ist aufgrund ihrer polaren Gruppen leicht miteinander verwickelt, was ihre Bewegung nach Verstrickung behindert, was zu einer schlechten Flexibilität führt. Das plastizisierende PLA bedeutet die Verringerung der gegenseitigen Anziehungskraft zwischen PLA -Molekülketten, wodurch sie flüssiger und weniger wahrscheinlich ist, sich gegenseitig zu verwickeln. Derzeit besteht die Methode zur Plastizisierung von PLA darin, eine angemessene Menge an Weichmacher während der PLA -Verarbeitung hinzuzufügen, und es gibt zwei Hauptmethoden für den Weichmacher, um eine Rolle zu spielen:

Das erste ist die direkte Wirkungsmethode, dh wenn PLA und Weichmacher gemischt werden, werden die Weichmachermoleküle zwischen den PLA -Molekülketten gefüllt, der Abstand zwischen den großen molekularen Ketten vergrößert und der sich bewegende Raum erhöht, so dass das Molekular die Molekül Ketten sind nicht leicht miteinander verwickelt, und der Zweck der Plastizisierung von PLA wird erreicht.

Das zweite ist die indirekte Wirkungsmethode, dh polaren Weichmacher hinzuzufügen, die polare Gruppe von Weichmachern wirkt auf den polaren Teil der PLA, zerstört die polare Estergruppe auf der PLA -Molekülkette, schwächt die Anziehungskraft zwischen molekularen Ketten und erhöht die Flüssigkeit.

Polyethylenglykol (PEG) pla

PEG ist einer von vielen für PLA geeigneten Weichmacher und hat einen bemerkenswerten Einfluss auf die Plastizisierung und Modifizierung von PLA. PEG -plastizisierte PLA kann die Dehnung bei Bruch und Schlagkraft erhöhen, aber die Zugfestigkeit nimmt manchmal ab. Der Grund dafür ist, dass PEG aufgrund der schlechten Kompatibilität zwischen PEG und PLA, obwohl Peg einen guten Einfluss auf die Plastizisierung und Härtung von PLA hat, die Festigkeit der plastischen PLA stark reduziert und die thermische Stabilität schlecht ist. Dieses Problem muss noch gelöst werden.

Citrat plastizisiert PLA

Citrat verfügt über eine polare Estergruppe, die bei der Plastisierung von PLA direkt auf die polare Gruppe auf der molekularen Kette wirkt, wodurch die Bewegungsaktivität des PLA -Segments verbessert und die Flexibilität der PLA verbessert wird. Tributylcitrat (TBC) und Triethylcitrat (TEC) sind bei Citrat -Weichmachern häufig. Acetylbutylcitrat (ATBC) wird durch Verarbeitung und Optimierung von TBC erhalten. In Bezug auf die Leistung behält ATBC die Vorteile des ursprünglichen TBC bei, aber seine Wirkung als Weichmacher ist besser als TBC.

Plastische PLA auf Gemüseölbasis

Wie der Name schon sagt, werden Pflanzenöl -Weichmacher aus Pflanzen extrahiert und gehören zu natürlichen Umweltschutzmaterialien. Sie haben einen guten Entwicklungstrend bei der Plastizisierung und Modifizierung von PLA. Die Modifikation von Bio-Basis-Pflanzenöl-Weichmachern kann den Plastizisierungseffekt verbessern und die ursprünglichen mechanischen Eigenschaften von PLA gewährleisten. Die Verwendung von pflanzlichen Ölweichmachernpolymerisation kann ihren plastifizierenden Effekt erhöhen. Einige Wissenschaftler verwendeten Polyepoxy -Palmöl (Pepo) als Weichmacher, um Mischung PLA/Pepo durch dynamische Vulkanisierungstechnologie vorzubereiten. Die Ergebnisse zeigen, dass eine plastische Verformung zwischen der Pepo -Phase und der PLA auftritt. Wenn 20% Pepo hinzugefügt werden, steigt die Dehnung bei Unterbrechung auf 100%, was 10 -mal so hoch ist, dass sie reines PLA haben.

02. TModifikation für Subs von PLA -Mischung

Derzeit umfassen die Mischmaterialien, die für die PLA -Härten und -modifikation verwendet werden, hauptsächlich flexible und abbaubare Harze, Elastomere, anorganische Nanopartikel, Pflanzenfasern, Stärke usw.

Flexible abbaubares Harzhärtung modifizierter PLA

Flexible und abbaubare Harze haben aufgrund ihrer hervorragenden Flexibilität hervorragende Ergebnisse erzielt. Die Kompatibilität von abbaubaren Harzen, wenn sie mit PLA gemischt werden, ist jedoch nicht gut, und Kompatibilisatoren müssen zur Kompatibilisierung hinzugefügt werden. Wenn das flexible Harz gemischt und verschärft wird, wird die Stärke der PLA wahrscheinlich stark reduziert, was durch Hinzufügen anderer Materialien mit ausgezeichneter Festigkeit verbessert werden kann. Beispielsweise können PLA/PBS durch mikrokristalline Cellulose (MCC) verstärkt werden. Wenn 20% PBS hinzugefügt wurden, hatten die Mischungen die beste Kompatibilität und die Zugeigenschaften nahmen ab. Als MCC hinzugefügt wurde, wurde die thermische Stabilität verbessert und die Zugeigenschaften nahmen nicht signifikant ab. Wenn der MCC -Massengehalt höher als 0,5%war, nahmen die Zugeigenschaften zu.

Elastomer wurde modifizierte PLA verschärft

Elastomere haben aufgrund ihrer hervorragenden Flexibilität gute Ergebnisse bei der Härtung von PLA erzielt. Gegenwärtig gibt es hauptsächlich drei Arten von Naturkautschuk, synthetischen Gummi und thermoplastischem Elastomer. Unter ihnen sind Naturkautschuk und thermoplastisches Elastomer häufiger bei härtem und modifiziertem PLA.

Das thermoplastische Polyurethan (TPU) hat eine hohe Zähigkeit, Haltbarkeit und eine gute Biokompatibilität und hat ein großes Potenzial für die Härtung von PLA. Elastomere können die PLA -Zähigkeit effektiv verbessern, aber die Verbundwerkstoffe haben keine biologische Abbaubarkeit, was für die Umwelt nicht förderlich ist und verbessert werden muss.

Anorganische starre Partikelhärtung modifizierter PLA

Anorganische starre Partikel haben Starrheit und können die Stärke von PLA -Materialien erhöhen und gleichzeitig die PLA härten. Gegenwärtig werden Nano-CACO3, Nano-SiC, Nano-SiO2- und Carbon-Nanoröhrchen (CNTs) hauptsächlich zur Verhinderung der PLA verwendet.

Anorganische starren Partikeln haben einen begrenzten Einfluss auf die Härtung von PLA. Wenn Sie es mit anderen flexiblen Materialien mischen, um die PLA zu schärfen, kann es PLA sowohl schwierig als auch schwierig machen. Beispielsweise kann PLA durch Zugabe epoxidisierter Naturkautschuk (ENR) und Nano-Silica (NSIO2) geschmeltet werden, um PLA/ENR-30/NSIO2-Verbundwerkstoffe vorzubereiten. Nach dem Hinzufügen von NSIO2 wird die Aufprallstärke des Materials erheblich verbessert, was 1,1,8-mal höher ist

Pflanzenfaser, die modifizierte PLA härtert

Pflanzenfasern werden aus natürlichen Pflanzen extrahiert und haben eine ausgezeichnete Biokompatibilität und Flexibilität. Das Mischen von Pflanzenfasern mit PLA kann die mechanischen und thermischen Eigenschaften von PLA verbessern, ihre Kosten senken und die gute Biokompatibilität und biologische Abbaubarkeit von PLA selbst beibehalten. Pflanzenfasern können die PLA auch zusammen mit Weichmachern synergistisch verschärfen, und der härtere Effekt ist besser.

Stärke härterte modifizierte PLA

Stärke ist ein reines natürliches biologisches Material mit hervorragender Biokompatibilität, Duktilität und mechanischen Eigenschaften. Da es ähnliche Eigenschaften wie PLA aufweist, wird es häufig zum Füllen von PLA verwendet, was die PLA stärken und seine Zähigkeit verbessern und gleichzeitig die Kosten für PLA senkt. Aufgrund der thermodynamischen Inkompatibilität zwischen Stärke und PLA muss ein Kompatibilisator hinzugefügt werden, um die Grenzflächenkompatibilität während des Mischens zu verbessern.

Beispielsweise wurde nicht oxidiertes Sesamöl (ESO) zu PLA und thermoplastischer Yam-Stärke (TPS) gegeben, um eine PLA/TPS/ESO-Mischung durch Extrusion herzustellen. Die Ergebnisse zeigten, dass sich der Zugschlägermodul und die Zugfestigkeit bei 3% ESO ungefähr verdoppelten und die Verformbarkeit des ESO-freien Gemisches um mehr als 70% zunahm.

Die Verwendung von Stärke-Epoxidation als Kernschalenstruktur und dann kann das Mischen mit PLA nicht nur die Zähigkeit erheblich verbessern, sondern auch sicherstellen, dass die Stärke der PLA nicht wesentlich abnimmt.

03. Schlussfolgerung

Modifiziert durch Hinzufügen von Weichmacher oder Mischung mit flexiblem abbaubarem Harz und Elastomer wird die Zugfestigkeit und die thermische Stabilität von PLA stark reduziert, und das durch Mischung mit Elastomer erhaltene Material ist nicht biologisch abbaubar. Und der Mischeffekt anorganischer starrer Partikel ist nicht offensichtlich, und die Mischkompatibilität mit Pflanzenfasern und Stärke ist schlecht.

Die folgenden Vorschläge werden für die zukünftige Veränderung der Plastizisierung und Härtung von PLA vorgebracht:

(1) Entwicklung neuer Weichmacher, um die Mängel der aktuellen Weichmacher auszugleichen, um die mechanischen Eigenschaften von PLA zu verbessern;

(2) einen geeigneten Kompatibilisator hinzufügen, um die Kompatibilität zwischen PLA und anderen Materialien zu verbessern;

(3) Finden Sie geeignete biologische Materialien, um die mechanische Festigkeit von PLA so weit wie möglich zu gewährleisten, wenn Sie mit PLA mischen.

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