双螺杆反应挤出制备马来酸酐接枝聚乳酸
材料的研究
Ξ
张乃文,王秦峰,张振武,任 杰
(同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室,上海200092)
摘要:利用双螺杆挤出机制备马来酸酐接枝聚乳酸(MP LA )材料。研究了反应挤出工艺并测试了接枝产物的性能。结果表明:随着引发剂用量的增加或双螺杆转速的提高,产物黏度和熔体质量流动速率的变化总趋势是先降低后增高,而温度对挤出接枝反应的影响不明显;通过双螺杆挤出制备出的MP LA 具有良好的亲水性和界面相容性。 关键词:反应挤出;聚乳酸;马来酸酐;亲水性;界面相容性
中图分类号:T Q32419 文献标识码:B 文章编号:1005-5770(2007)09-0062-04
Preparation of Maleic Anhydride G rafted Poly (lactic acid)by Twin 2scre w R eactive Extrusion
ZH ANG Nai 2wen ,W ANG Qin 2feng ,ZH ANG Zhen 2wu ,RE N Jie
(K ey lab.of Advanced Civil Eng.Materials ,M inistry of Education ,T ongji University ,Shanghai 200092,China )
Abstract :Maleic anhydride grafted poly (lactic acid )(MP LA )was prepared by twin 2screw reactive extruder ,
the processing technology of extrusion was studied ,and the property of the prepared product was tested.The re 2sults showed with increase of the concentration of initiator and the rise of the rotating rate of the screws ,the main trend of the intrinsic viscosity and the melt flow rate were declining first and then increasing ,while tem perature had little in fluence on the process.The MP LA prepared by twin 2screw reactive extruder had g ood hydrophilicity and in 2terfacial com patibility.
K eyw ords :Reactive Extrusion ;P oly (lactic acid );Maleic Anhydride ;Hydrophilicity ;Interfacial C om pa 2
tibility 由于天然材料大多是亲水性材料,而聚乳酸缺乏亲水性基团,因此,相容性差是影响复合材料性能的关键性问题。添加增容剂可在一定程度上缓解这个问题,而反应性增容可使复合材料具备更好的性能。所谓反应性增容是指共混物组分之间发生化学反应,就地形成嵌段或接枝共聚物,从而达到增容的目的。因此,本文通过引入亲水性基团改性聚乳酸,从而提高其与天然高分子材料(如淀粉)的相容性。 马来酸酐[1]本身具有很好的亲水性能,在聚乳酸加工温度区间内反应活性大、极性强、不易发生自聚,是一种较为理想的接枝改性聚乳酸的单体。另外,反应挤出技术具有温度控制方便、能生产黏度高以及有相变的聚合物、产品性能均一且灵活性大等优点,具有良好的工业化发展前景[2,3]。 本文重点研究了马来酸酐作为接枝单体,利用双螺杆挤出机反应挤出改性聚乳酸。
1 实验部分
111 实验试剂与仪器
聚乳酸:上海同杰良生物材料有限公司;马来酸酐:分析纯,上海化学试剂有限公司;引发剂T 0:自制;淀粉:武汉华丽环保科技有限公司。 双螺杆挤出机:长径比为40∶1,螺杆直径27mm ,德国LEISTRITZ 公司;电热真空干燥箱:ZK 072
型,上海实验仪器有限公司;熔体流动速率仪:R L 2Z 1B 型,上海思尔达科学仪器有限公司;NCY 自动黏
度测定仪:上海思尔达科学仪器有限公司。112 实验过程
首先将聚乳酸在80℃下真空干燥2h ,以除去水分。然后将干燥的聚乳酸混合一定量的马来酸酐、引发剂、稳定剂等混合均匀后加入喂料器,在设定的温度、螺杆转速和喂料速度的条件下,在N 2保护下进行接枝挤出反应。物料挤出后经水槽迅速冷却,然后用切粒机牵引、造粒。粒子经真空干燥后,封装、测试。
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26?塑料工业
CHI NA P LASTICS I NDUSTRY 第35卷第9期2007年9月
Ξ作者简介:张乃文,男,1980年生,博士学位,主要从事聚乳酸材料的研究。ruikaka @1261com
113 测试与表征
红外测试:采用NIC O LEF Magna 2550仪器,将待测试的聚合物配置成氯仿溶液,滴加在K Br 片上,微加热挥发溶剂,然后进行测试;核磁分析:采用德国Bruker 公司的DMX500型核磁共振仪分析,C DCl 3为溶剂,四甲基硅烷为内标;黏度:采用NCY 自动黏度仪,溶剂采用质量比为1∶1的苯酚与四氯乙烷混合溶液,恒温水槽温度控制在25℃;熔体质量流动速率(MFR ):采用R L 2Z 1B 型熔体流动速率仪,温度170℃,负荷2116;接触角:采用OC A15型光学接触
角测试仪,测量精确度±011°,2m L 水珠,德国Dat 2aphysics 公司。
2 结果与讨论
211 接枝产物的红外分析(IR
)
图1 反应挤出接枝前后聚乳酸红外光谱的比较
Fig 1IR spectra of P LA and MP LA
图1为反应挤出接枝前后聚乳酸红外光谱的比较。从图1可以看出:P LA 在1758cm -1处有强吸收峰,这是C O 伸缩振动的吸收峰,而马来酸酐接
枝后的P LA (简称MP LA )在此处的吸收峰相对较强,这是因为马来酸酐的引入使这一吸收峰增强。MP LA 在2996cm -1和2945cm -1左右的C —H 伸缩振动峰明显减小,说明了接枝反应的发生。同时可以发现纯P LA 在3500cm -1处有—OH 基团的振动吸收峰,而MP LA 光谱图上的这个峰消失。这说明在接枝反应过
程中,—OH 也参与了反应。这可能是由于—OH 基团本身的反应活性相对较大,虽然浓度比较低,但仍然能够参与反应。理论上讲,—OH 基团的反应对产物性能的影响是有利的,类似于扩链反应,可以提高产物的摩尔质量。实际上,当引发剂用量较少的时候,挤出产物的摩尔质量确实有略微的提高
。212 接枝产物的核磁共振(1H N MR )
图2为MP LA 的核磁共振谱。从图2可以看到,MP LA 的核磁共振谱图共有4个主要的峰,化学位移
在511左右的峰分裂为4个峰,
说明它是聚乳酸主链
上与—CH 3相连的叔碳氢原子的吸收峰。化学位移在1155左右的峰分裂为2个峰,可以知道这是—CH 3上氢的吸收峰。两个化学位移峰的面积比接近于1∶3,这与聚乳酸的结构是相符的。在化学位移71259出现的小峰当为马来酸酐上氢原子的吸收峰,这也证明了接枝反应的发生。但是峰的面积相对较小,说明接枝率较低。
图2 MP LA 的核磁共振谱
Fig 2 1
H 2NMR spectrum of MP LA
213 反应挤出工艺研究
根据文献[4],马来酸酐的用量一般固定在2%
(质量分数)左右,本文通过改变引发剂用量、螺杆转速和挤出温度来研究挤出工艺对产物性能的影响。21311 引发剂用量对产物性能的影响
图3 引发剂用量对产物性能的影响
Fig 3In fluence of initiator content on property of MP LA
图3为在马来酸酐质量分数为2%,温度为190℃,螺杆转速为75r/min 下,不同引发剂用量对产物
黏度和MFR 的影响。从图3可以看出:当加入质量分数为012%的引发剂时,产物黏度相对不加引发剂有了少许的增加,这可能是由于聚乳酸上的—OH 同马来酸酐的酸酐基团发生了扩链反应。这也印证了图1中3500cm -1处—OH 基团振动吸收峰的消失。而当
引发剂质量分数增加到014%时,黏度较大幅度下降,随后增加引发剂用量又会使黏度有所增加。总的趋势是先变小后变大。理论上,黏度反映摩尔质量。黏度的下降说明接枝反应过程中可能发生了链断裂反
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36?第35卷第9期张乃文等:双螺杆反应挤出制备马来酸酐接枝聚乳酸材料的研究
应,导致了聚乳酸摩尔质量的减小。但随着引发剂用量的继续增加,端基反应活性提高,加大了发生支化交联反应的可能,这种情况下黏度又有了较大的提高。
图3中所示的MFR随引发剂用量的变化曲线也基本反映了黏度的变化情况。
21312 不同螺杆转速对产物性能的影响
图4为马来酸酐质量分数为2%,温度为190℃,引发剂质量分数为014%下,不同螺杆转速对产物黏度和MFR的影响。从图4可知,随着螺杆转速增大,黏度先变小后增大。在螺杆转速低于75r/min时,随着螺杆转速的增加,各个组分之间混合加快,所以有利于接枝的反应,但由于接枝过程中存在链断裂的反应,所以聚合物黏度随之降低。而当螺杆转速大于75r/min时,随螺杆转速的提高,啮合剪切作用增强、反应加剧,引起的交联反应导致了黏度的迅速增加。
MFR的总体变化趋势与黏度先变小后变大的情况是基本相符合的。如图5所示,在黏度相差不大的
情况下,高螺杆转速产物的MFR有较大增加,
这说
明过高的螺杆转速带来过大的剪切力,促使了酸酐的分解,导致熔体强度下降,加工性能下降。
图4 螺杆转速对产物性能的影响
Fig4In fluence of rotating rate of screw on property of MP LA
21313 温度对产物性能的影响
表1 温度对产物黏度和MFR的影响
T ab1In fluence of tem perature on viscosity and MFR of MP LA 温度/℃黏度/d L?g-1MFR/g?(10m in)-1
180111883913
190110934010
200111823914
温度对产物性能的影响见表1。根据表1中的结果可以看出,挤出温度对产物性能的影响不明显。黏度和MFR的数据结果相差都比较小。
虽然温度对产物性能的影响不是很明显,但是若温度太低,不利于引发剂的分解和自由能的降低,反应进行太慢或者根本就不会发生反应。同时温度又不能太高,过高的反应会造成酸酐的分解。在实际反应挤出过程中,考虑到挤出机螺杆的剪切生热,较优的反应挤出温度为190～200℃,在这个温度下引发剂的半衰期为1min左右[4],且低于马来酸酐的分解温度。
214 接枝产物性能的研究
21411 接枝产物的亲水性
在聚合物基复合材料的制备中,只有当两相间相互浸润并形成良好的界面黏结,复合材料才可能具有优良的力学性能。材料组分之间的相互浸润是复合的首要前提,也是增强体与基体间理化相容性的反映。它影响、决定了基体材料能否均匀地分布在增强材料周围,是两者之间物料能否形成良好界面的必要条件,不润湿的体系是不能构成复合材料的。
接触角是指当液滴在固体表面上不完全展开时,在气、液、固三相会合点,液-固界面的水平线与气-液界面切线之间通过液体内部的夹角θ。θ<90°,说明固液之间可以润湿,而且θ越小润湿程度越高,亲水性越好。
表2 聚乳酸接枝前后θ的比较
T ab2C om paris on of contact angle before and after grafting
样品θ/(°)
P LA8713±015
MP LA7714±014
表2为聚乳酸接枝前后θ的比较。如表2所示, P LA和MP LA的θ值均小于90°,说明可以润湿。但P LA的接触角高达8713°,亲水性能不好,而MP LA 的θ值降低了10°左右
。这说明马来酸酐确实接枝到了聚乳酸主链上,并且有效的提高了聚乳酸的亲水性。
21412 接枝产物的界面相容性
a-纯P LA与淀粉直接共混 b-MP LA与淀粉共混 图5 马来酸酐接枝前后的P LA与淀粉共混的SE M图
Fig5SE M microphotograms of P LA/starch and MP LA/starch
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4
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?塑 料 工 业2007年
将纯P LA 和MP LA 分别与淀粉(质量分数30%)进行挤出共混,然后将共混产物进行扫描电镜分析,放大倍数为500,结果如图5所示。由图5可以明显看出,MP LA/淀粉共混物的表面相容性得到了极大改善。这说明马来酸酐接枝到P LA 主链上确实很好的改善了聚乳酸的界面性能,提高了聚乳酸同淀粉类天然材料之间的相容性。
3 结论
综上所述,利用双螺杆挤出机进行马来酸酐反应
挤出接枝聚乳酸是一种行之有效的方法,其工艺影响因素主要是引发剂用量和双螺杆转速。随着引发剂用
量的增加或双螺杆转速的提高,产物黏度和MFR 的变化总趋势是先降低后增高,而温度对反应挤出接枝反应的影响不明显。通过反应挤出接枝制备的MP LA 被证明具有良好的亲水性和界面相容性。
参考文献
1 曹雪波,王远亮,潘君等.高分子材料科学与工程,2002,
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1999,72:477
(本文于2007-06-07收到)
国家发改委召开废塑料回收利用与污染治理专题座谈会
7月25日,环资司组织召开了废塑料回收利用与污染治理专题座谈会。财政部税政司、北京市发展改革委、部分废塑料回收利用企业、塑料袋生产企业、大型流通超市及中国塑料加工协会、包装协会的代表参加了会议。会议围绕促进废塑料回收利用产业化发展、缓解超薄塑料袋使用后以及废塑料生产企业带来的环境污染等问题,深入进行了专题讨论。通过讨论,与会代表和专家在一些问题上形成了一些共识,主要有:一、从生产环节禁止生产超薄塑料袋
由于塑料袋厚薄的生产对生产厂家的技术、设备、成本等要求,无大区别和影响,完全可以从生产环节禁止生产超薄塑料袋。对农业所需超薄农膜,建议使用可降解塑料做原料。二、从消费环节限制使用超薄塑料袋
北京市从1999年发布市长令在全市范围内限制使用超薄塑料袋至今,大型超市已基本杜绝了超薄塑料袋的使用,在市区内看不到超薄塑料袋污染环境问题。但在农贸市场、边远山区等场所,使用者出于对塑料袋成本考虑,仍不泛在使用超薄塑料袋,造成了城郊区、农村及景区的环境污染。建议工商、城管部门,进一步加大监管执法力度,杜绝超薄塑料袋的使用。三、从回收利用环节提高准入门槛
针对目前许多地方出现的一家一户作坊式、间歇式废塑料回收利用方式,质检等有关部门应通过技术改进、标准强制等手段,提高准入门槛,减少环境污染,从回收利用环节规范废塑料企业的发展。同时,通过报纸、电台等多种新闻媒体,加强宣传教育,广泛宣传,提高全民环保意识。四、制定有利于废塑料回收利用产业化政策,加快产业升级
大家建议:一是加强部门协调,减少多头管理,通过出台联合法规,对政府部门、生产者、销售者、消费者等各环节的职责作出规定,切实推进废塑料回收利用产业化发展;二是发挥相关行业协会的指导作用,通过建立和完善塑料生产、消费、回收、再利用等基础信息数据库,建立技术标准体系,为政府部门决策服务,为法规提供支撑;三是国家应组织有关部门对废塑料回收利用政策,建立科学评估体系,增加可操作性;四是针对低值塑料制品的回收,由于不易分类而丢弃,容易造成污染的状况,强化对塑料产品的分类回收标识制度,鼓励一种产品尽可能使用一类塑料,以利于回收再利用。五、扶持有一定规模的正规废塑料回收利用企业发展
通过对规模化、规范化的废塑料回收利用企业加大扶持力度,利用税收杠杆,规范废塑料回收利用企业行为,打击“洋垃圾”等污染环境不规范企业,真正鼓励和重点培养规模企业的发展。 针对与会代表提出的问题,我们将会同有关部门,认真加以研究,适时出台相关政策。
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56?第35卷第9期张乃文等:双螺杆反应挤出制备马来酸酐接枝聚乳酸材料的研究
完全生物降解材料聚乳酸的改性及应用 1、聚乳酸 聚乳酸(PLA)是一种具有优良的生物相容性和可生物降解性的合成高分子材料。PLA这种线型热塑性生物可降解脂肪族聚酯是以玉米、小麦、木薯等一些植物中提取的淀粉为最初原料,经过酶分解得到葡萄糖,再经过乳酸菌发酵后变成乳酸,然后经过化学合成得到高纯度聚乳酸。聚乳酸制品废弃后在土壤或水中,30天内会在微生物、水、酸和碱的作用下彻底分解成CO2和H2O,随后在太阳光合作用下,又成为淀粉的起始原料,不会对环境产生污染,因而是一种完全自然循环型的可生物降解材料。 1.1聚乳酸的制备 目前聚乳酸的生产和制备主要有两条路线:(1)间接法即丙交酯开环聚合法(ROP法);(2)直接聚合法(PC法)。两类方法皆以乳酸为原料。丙交酯开环聚合法是先将乳酸缩聚为低聚物,低聚物在高温、高真空等条件下发生分子内酯交换反应,解聚为乳酸的环状二聚体2丙交酯,丙交酯再开环聚合得到聚乳酸,此方法中要求高纯度的丙交酯。直接法使用高效脱水剂使乳酸或其低聚物分子间脱水,以本体或溶液聚合的方式制备聚乳酸。 1.2聚乳酸的基本性质 由于乳酸具有旋光性,因此对应的聚乳酸有三种:PDLA、PLLA、PDLLA(消旋)。常用易得的是PDLLA和PLLA,分别由乳酸或丙交酯的消旋体、左旋体制得。 聚乳酸(PLA)是一种真正的生物塑料,其无毒、无刺激性,具有良好的生物相容性,可生物分解吸收,强度高,不污染环境,可塑性好,易于加工成型。由于聚乳酸优良的生物相容性,其降解产物能参与人体代谢,已被美国食品医药局(FDA)批准,可用作医用手术缝合线、注射用胶囊、微球及埋植剂等。 同时聚乳酸存在的缺点是:(1)聚乳酸中有大量的酯键,亲水性差,降低了它与其它物质的生物相容性;(2)聚合所得产物的相对分子量分布过宽,聚乳酸本身为线型聚合物,这都使聚乳酸材料的强度往往不能满足要求,脆性高,热变形温度低(0146MPa负荷下为54℃),抗冲击性差;(3)降解周期难以控制;(4)价格太贵,乳酸价格以及聚合工艺决定了PLA的成本较高。这都促使人们对聚乳酸的改性展开深入的研究。
相容剂又称增容剂，是指借助于分子间的键合力，促使不相容的两种聚合物结合在一体，进而得到稳定的共混物的助剂，这里是指高分子增容剂。 目前比较好的相容剂通常以马来酸酐接枝，马来酸酐单体和其它单体比较极性比较强， 相容效果比较好。 马来酸酐接枝相容剂 马来酸酐接枝相容剂通过引入强极性反应性基团，使材料具有高的极性和反应性，是一种高分子界面偶联剂、相容剂、分散促进剂。 中文名称顺丁烯二酸酐 英文名称Maleic anhydride 顺酐; 失水苹果酸酐; 马来酐; MA; 马来酸酐; 乙基钾黄药; 戊基中文别名 钠黄药; 戊基黄原酸钠; 顺丁烯二酸酐(顺酐); 顺丁烯二酸酐 2,5-Furandione; cis-Butenedioic anhydride; Sodium 英文别名 n-amylxanthate; MaleicAnhydride; MA CAS号108-31-6 EINECS号203-571-6 分子式C4H2O3 分子量98.06 InChI InChI=1/C4H2O3/c5-3-1-2-4(6)7-3/h1-2H 熔点52-55℃ 密度 1.48 沸点200℃ 闪点102℃
水融性 79 g/100 mL (25℃) 物化性质 性状 斜方晶系无色针状或片状结晶体。 熔点 52.8℃ 沸点 202℃ 相对密度 1.480 闪点 110℃ 溶解性 溶于水生成顺丁烯二酸。溶于乙醇并生成酯。 用途 用作生产1,4-丁二醇、γ-丁内酯、四氢呋喃、琥珀酸、不饱和聚 酯树脂、醇酸树脂等的原料，也用于医药和农药 安全术语 S22:; S26:; S36/37/39:; S45:; 风险术语 R22:; R34:; R42/43:; 危险品标志 C :Corrosive; 上游 苯、二甲苯、石油液化气 下游 十二烯基丁二酸、反丁烯二酸、酒石酸、丁二酸酐、N,N'-(亚甲基 二苯基)双马来酰亚胺、酒石酸钾钠、酒石酸氢钾、马来酰肼、γ- 丁内酯、马拉硫磷、水溶性环氧树脂、甲基丙烯酸环氧酯树脂MFE-3、 醇酸树脂、不饱和聚酯树脂、不饱和聚酯树脂(189型) 分子结构 产品用途 1.主要用于生产不饱和聚酯树脂、醇酸树脂、农药马拉硫磷、高效 低毒农药4049、长效碘胺的原料。也是涂料、马来松香、聚马来酐、 顺酐-苯乙烯共聚物。也是生产油墨助剂、造纸助剂、增塑剂和酒 石酸、富马酸、四氢呋喃等的有机化工原料；
马来酸酐接枝聚丙烯的机理研究 聚丙烯（PP）由于非极性，表面能低的特点，导致了它的染色性、粘结性、亲水性及与其他极性高分子或无机填料的相容性很差，从而使聚丙烯的的应用受到了很大限制。为了克服上述缺点，通常采用接枝的方法在PP链上引入带有官能团的单体来进行改善。其中以接枝马来酸酐（MAH）为最常用的方法。虽然MAH接枝PP已有很长的研究历史，但对其反应机理的研究，仍存在一些问题。 MAH接枝PP通常分为三个历程，即：（1）大分子自由基的形成；（2）与MAH接枝；（3）发生β-断裂。后两者哪个过程占优势，依赖于MAH的浓度和反应温度等实验条件。经过（2）（3）过程产生的中间体，一部分继续和MAH 反应，另一部分将发生各种自由基终止反应。整个过程如图1所示。最终产物包括：接枝加成产物(4)、(7)；β断链后的端烯基产物(5)、(9)和断链后链端自由基的加成产物(10)、(11)。 图1 PP接枝MAH的反应机理
De Roover等人以模型化合物的研究和红外光谱的分析为基础，提出一套机理。他们认为，在熔融接枝过程中，产生的大分子二级自由基数目很少，可以忽略。而三级自由基全部发生断裂，因此MAH只能接在PP断裂产生的大分子末端，即以(10)、(11)为主。产物中MAH的浓度大于由PP产生的末端自由基的浓度。因此，De Roover等人认为，在产物中MAH主要以5 ～6个单元的低聚物形式存在。 Henien等人通过对产物进行NMR分析后认为，经引发剂引发而产生的PP 三级自由基能够直接与MAH接枝，形成接在PP三级碳上的结构，即产物(4)、(7)。并且通过对MAH官能化后的聚乙烯(PE)、乙丙橡胶(EPM)的核磁共振谱进行研究，发现MAH在聚烯烃中的存在形式与聚烯烃本身的结构密切相关。MAH 在高密度聚乙烯(HDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)中既有单环形式也有低聚物存在，而在含有大量叔氢原子的交替共聚EPM和等规聚丙烯(iPP)中，MAH以单环的形式接入其中，说明在PP熔融接枝MAH的过程中，MAH不能发生自聚。这符合MAH 自聚的温度上限理论，即当实验温度超过MAH聚合上限温度T c 时，解聚速度大于聚合速度，MAH的均聚物不可能存在，即产物PP接枝产物以(11)为主。 总之，对于MAH接在PP末端的机理，人们一直比较关心PP是先发生断裂，再与MAH 接枝，还是先接枝后断裂。一般来说，如果PP 先发生断裂，那末MAH将以单键形式接在PP上；如果先接枝后断裂，得到的是MAH与PP 的末端以双键相连的结构。
PBAT的共混改性综述 聚己二酸对苯二甲酸丁二酯（PBAT）是一种新型的完全生物降解脂肪-芳香族共聚酯。与其它聚合物进行共混改性是改善PBAT基材综合性能的有效手段，同时也是降低该材料价格的重要方式。为拓展PBAT材料的应用范围，扩大PBAT 的市场需求，有必要利用多种方式对其进行共混改性。 1. PBAT与可降解聚合物共混改性 1.1 PBAT与聚乳酸（PLA）共混 PLA是一种脂肪族聚酯，其合成原料乳酸可完全由生物法发酵制得，脱离了传统的石油原料，且具有良好的生物相容性、较高的强度；同时PLA具有生物可降解性，最终的降解产物是二氧化碳和水，不会对环境造成污染，这使之在以环境和发展为主题的今天越来越受到人们的重视，并在日用品以及生物医疗领域中都得到了广泛的应用。然而，PLA虽然具有较高的强度及压缩模量，但是其质硬而韧性较差，缺乏柔性和弹性，极易弯曲变形，抗冲击和抗撕裂能力差，这在一定程度上限制了PLA的使用范围。同样作为一种生物降解材料，PBAT恰好具有良好的拉伸性能和柔韧性，利用PBAT与PLA共混来对其增韧是一种行之有效的方法。前人用熔融共混法制备了（PLA/PBAT）复合材料，实验表明，PBAT能够抑制PLA的结晶，导致材料断面出现孔洞和凹槽，随着PBAT用量的增多，材料断面孔洞的尺寸会有所增加，这会导致复合材料的拉伸强度下降。但是，PBAT 的柔性链段能有效改善PLA的脆性，当PBAT质量分数为30%时，PLA/PBAT复合材料的断裂伸长率最大，达到9%，同时，其冲击强度也能够达到5.33kJ/m2。 前人在PBAT与PLA共混的过程中发现，随着PBAT用量的增加，PLA/PBAT 复合材料中两相的相容性变差，这也是PLA/PBAT共混物力学强度不理想的重要原因。为了进一步提高PLA/PBAT复合材料的性能，扩大其应用范围，前人通常在该共混物中引人增容剂以减小两相界面张力，增大界面结合力，改善共混体系的力学相容性和抗冲击性。 德国BASF公司的Joncryl系列扩链剂是一种由甲基丙烯酸缩水甘油酯与其他丙烯酸树脂或苯乙烯合成的共聚物，该扩链剂被研究者和生产企业广泛用于PLA/PBAT共混物的增容中。当0.5份的Joncryl扩链剂加入到PLA/PBAT共混物中时，可以有效增加共混体系的结晶温度，降低结晶度，同时，PLA与PBAT间的界面结合力也显著提高。以PLA/PBAT比例为60/40的共混物为例，在Joncryl扩链剂加入后，其拉伸强度能够提高至30MPa，断裂伸长也提高至700%。与上述类似的是，以法国阿科玛公司生产的LotaderAX8900作为增容剂（用量为3Phr）
聚乳酸化学改性的研究 摘要为了改善聚乳酸的使用性能，需要将聚乳酸改性，改善其力学性能、耐热性、柔韧性和作为生物材料所需的亲水性、生物相容性等。近年来有许多研究者对聚乳酸的改性进行了大量研究。本文致力于综述各种化学改性的方法如共聚、交联改性、表面改性，并对各种方法进行分析。 关键词聚乳酸化学改性共聚表面改性 0引言 合成聚乳酸的原料来自可再生的农副产品，而且聚乳酸本身可以生物降解、有较好生物相容性，因此聚乳酸在通用材料特别是一次性材料和生物材料等方面有较好的应用前景。然而聚乳酸的韧性、强度等力学性能和耐热性较差，同时亲水性不高、生物相容性还不能满足作为生物材料的许多要求，因此近年来许多研究者从化学改性、物理改性、复合改性方面进行了大量研究。而本文将从最有效的改性手段之一-化学改性的进展进行诉述和分析。 共聚改性 共聚改性是指将乳酸和其他单体按一定比例进行共聚，以此改善聚乳酸某些性能。 1.1任建敏等【1】分别研究了聚乳酸与聚乙二醇改性聚乳酸的体外降解特性，通过测定分子量和重量在pH7.4的磷酸盐缓冲液中的变化表征它们的体外降解特性。结果表明，聚乙二醇改性聚乳酸开始降解的时间早于聚乳酸，在相同时间内，前者的重量下降也较后者明显。他们提到这些材料的降解与水引起酯基水解有关，降解较快表明亲水性更好，所以聚乙二醇改性聚乳酸亲水性优于聚乳酸，这使得它可能是蛋白抗原等亲水性药物的缓释载体材料。而乙二醇的比例应该与亲水程度有关，因此研究乙二醇的比例与降解速率的关系对满足不同的缓释效果有重大的意义。樊国栋等【2】就对在共聚物中PEG分子量对亲水性能的影响进行了研究，结果表明PEG聚合度为８００时亲水性最好，水在其表面的接触角为63。 1.2马来酸酐改性聚乳酸指将乳酸和马来酸酐进行共聚而得到的共聚物。许多研究证明了马来酸酐可以改性聚乳酸的亲水性和力学性能。程艳玲和龚平【3】在不同的pH值的环境下研究了聚乳酸和马来酸酐改性聚乳酸的降解性能，结果表明聚乳酸在碱性环境中降解更快，而在酸性环境中马来酸酐改性聚乳酸降解更快。曹雪波等【4】研究了马来酸酐改性聚乳酸的力学性能，结果显示其压缩强度和压缩模量均优于未改性的聚乳酸。作为生物材料，经常需要更好的力学性能，因此马来酸酐改性聚乳酸在作为组织工程支架材料方面有更好的优势。当然，力学性能改性也能改善聚乳酸作为环保材料的力学性能要求。曹雪波等【5】还研究了大鼠成骨细胞在聚乳酸、马来酸酐改性聚乳酸表面的粘附性能。他们的实验表明:与玻璃材料相比，成骨细胞在聚乳酸表面的粘附力有较大的提升，而在马来酸酐改性聚乳酸表面的粘附力更是提升了近两倍。这体现了马来酸酐改性聚乳酸对成骨细胞有较好的亲和力。马来酸酐改性聚乳酸相比聚乳酸有更好的亲水性、力学性能和细胞粘附力，这体现它可能在组织工程材料方面有一定的应用前景。 同时，聚乳酸降解会产生乳酸，这将会导致机体不良反应，因此再次改性消除这种效应对于最终的成功应用是不可或缺的。为此，罗彦风等【6】合成了基于马来酸酐改性聚乳酸和丁二胺的新型改性聚乳酸BMPLA。他们测定了BMPLA在12周内降解过程中pH的变化，结果表明降解过程中未出现pH快速下降的现象，没有表现酸致自加速特征。丁二胺上的氨基有效地改善了降解产生的酸导致的pH变化，同时阻止了酸催化降解的加速效应。不仅如此，他们还测定了水接触角，发现这种新型改性聚乳酸相比于聚乳酸和马来酸酐改性，其亲水性有了很大的改性。这可能与氨基与水形成了氢键有关。优良的细胞亲和性和降解行为，使得马来酸酐、丁二胺改性聚乳酸在组织工程支架上有良好的应用前景。
马来酸酐接枝物对PP/ABS复合材料性能的 影响 娄金分1,2，马凤贺1,2，罗筑1,2**，李扬1,2 （1.贵州大学材料与冶金学院,贵州贵阳550003；2.国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心,贵州贵阳 550014；） 摘要：在PP/ABS复合材料中加入复配的马来酸酐接枝物PP-g-MAH和ABS-g-MAH，研究接枝物对复合材料性能的影 响。研究结果表明马来酸酐接枝物的加入能提高复合材料的拉伸强度和弯曲强度，并随着接枝物含量增加而提高， 冲击强度随接枝物含量增加而降低。复配马来酸酐接枝物中在复合材料中PP-g-MAH含量为10份时综合性能最佳。 PP/ABS复合材料的强度和刚度随ABS含量的增加而增加，随着ABS组分含量的增加，ABS相分布从海-岛状分布向 海-海结构转变。SEM结果表明马来酸酐接枝物的加入有助于ABS在聚丙烯中的分散，DSC数据表明马来酸酐接枝物 使材料的结晶度有所提高。 关键词：马来酸酐接枝物，PP/ABS复合材料，相容性,两相形貌，力学性能 The Effect of Maleic Anhydride grafted on PP/ABS Composite Lou Jinfen1,2,Ma Fenghe1,2,Luo Zhu1,2, Li Yang1,2 （1、College of Materials Science and Metallugry Engineering,Guizhou University,Guiyang，550003,China; 2、National Engineering Research Center for Compounding and Modification of Polymeric Materials，Guiyang, 550014, China;） Abstract：In this paper, the effect of Maleic Anhydride PP-g-MAH and ABS-g-MAH on the properties of PP/ABS composite was studied . The results showed that the Maleic Anhydride improved the tensile strength and flexural strength of the composite material , and increased with the increase of the content of the graft copolymer, but the impact strength decreased . The best performance appeared when the content of PP-g-MAH was 10 parts. The strength and stiffness of PP/ABS composite increased with the increasing of the content of ABS. With the increase of the content of ABS ,ABS phase distribution from the sea-island-like converted to the sea-sea-like structure. The SEM results showed the Maleic Anhydride contribute to the dispersion of ABS in polypropylene, The DSC data show that the degree of crystallinity of materials with maleic anhydride grafted was improved. Key Words：maleic anhydride, PP/ABS composite materials, compatibility，Two-phase morphology，Mechanical Properties 聚丙烯(PP) 是一种价廉质轻的通用塑料，具有很多优点，但PP的不足是强度、刚度和耐冲击 性较差，易老化，成型收缩率大，共聚型聚丙烯具有较好的冲击韧性，但强度和刚度的进一步降低 制约了其应用领域的扩大。ABS为三元共聚物，具有优良的力学性能而被广泛应用，将两者共混或 许可获得具有优良综合性能、性价比更高的聚合物改性材料。无论从热力学角度考虑，还是从结构 上考虑，非极性部分结晶的PP和无规、极性的ABS都不相容的，所以加入适宜的相容剂是提高体 基金项目：贵州省重点科技攻关项目（黔科合GY[2009]3010） *联系人：罗筑，luozhu2000@https://www.doczj.com/doc/e91455481.html, 作者简介：娄金分，女，1988年出生，在读硕士研究生，主要从事聚合物共混改性研究。E-mail：jinfenLou@https://www.doczj.com/doc/e91455481.html,
马来酸酐接枝ABS 及其应用 陈玉胜张祥福张勇张隐西 (上海交通大学高分子材料研究所,上海200240 摘要 采用熔融法研究了马来酸酐(M AH 接枝ABS 。结果表明:马来酸酐接枝率随 M AH 添加量或引发剂过氧化二异丙苯(DCP 的添加量的增加而提高,但是添加量过多时,接技率增加速率变慢;ABS 接枝马来酸酐后,冲击性能明显下降,但拉伸性能变化不大;马来酸酐接枝改性ABS ,增容ABS/PC 合金共混物,可提高合金的缺口抗冲击强度达1.5~2.5倍。关键词:马来酸酐接枝丙烯睛/丁二烯/苯乙烯共聚物增容聚碳酸酯 0前言 收稿日期:2000201204 在共混中采用反应增容方法促进溶解度参数不匹配的聚合物共混,已越来越受到人们关注。这种方法的本质特性是在加工过程中使共混组分之间发生化学反应,生成接枝或嵌段聚合物,该聚合物作为共混增容剂使组分间良好地分散和增强界面结合[1]。因此这种方法最基本的要求是共混聚合物组分分子链中应含具有反应活性的功能基团,如环氧基团、酸酐基团、磺酸基团等。这些基团的特点是与氨基、羟基等基团的反应活性高,并且无低分子物生成。 ABS 是通用工程塑料,综合性能好,常与 其它聚合物共混制备合金。在与其它聚合物(如尼龙、聚碳酸酯共混过程 中,ABS 与它们之间的相容性是合金获得优良综合性能的关键。国内外已有报道采用马来酸酐接枝改性ABS 作为增容剂,用以改善ABS 系列合金间
的相容性[2,3]。本研究在H AAKE 转矩流变 仪上,采用马来酸酐熔融接枝改性ABS ,考察了影响接枝反应的主要因素、接枝产物力学性能变化以及接枝产物增容ABS/PC 合金的应用前景。 1实验部分 1.1原料 ABS 树脂,牌号PA -747S ,台湾奇美实 业股份有限公司产品; PC 树脂,Lexan141,美国GE 塑料树脂(中国公司产品, 马来酸酐(M AH ,化学纯,上海山海科技研究所; 过氧化二异丙苯(DCP :化学纯。其中PC 、ABS 树脂在使用前均在90℃干燥8h ,以除去吸收的水分1.2主要仪器和设备 转距流变仪,H AAKE RC -90型,德国H AAKE 公司; 双螺杆挤出机,SH L -35型,上海化工机械四厂; 红外光谱仪,Perkin -Elmer 1000型,美 第14卷第5期2000年5月 中国塑料 CHINA P LASTICS V ol14N o 5 May 2000
聚烯烃接枝马来酸酐作为增容剂的应用 （黄山贝诺科技有限公司） 聚烯烃(PE、PP、EPDM、EPR、EVA等)由于非极性及结晶性，与其他材料，如极性聚合物、无机填料等相容性很差，无法制备有用的共混材料。加入预先制备或现场形成的增容剂，能使原本不相容的聚合物形成具有任一组分都不具备的独特性质的共混物。增容剂作为一种表面活性剂，能降低表面张力，提高共混物中分散相和连续相之间的界面粘结力。 为扩大聚烯烃的应用范围和研制更多有价值的新材料，功能化聚烯烃作为增容剂，一直是科研和工业生产中的一个重要领域。迄今为止，由于廉价、高活性和良好的加工性，马来酸酐接枝聚烯烃（PO-g-MAH）是最重要的功能化聚烯烃。它在聚合物共混物、聚合物/无机填料、聚合物/有机纤维、复合增强材料和粘结剂等方面都有广泛的应用。 聚烯烃接枝马来酸酐的方法很多，主要有溶液法、熔融法、辐射法和固相法等。但最重要的方法是熔融法，即所谓的“反应挤出法”。熔融接枝的机理很复杂，并伴随有严重的副反应，表现为聚乙烯接枝反应的交联，聚丙烯的降解，以及乙丙橡胶中两种副反应的同时出现。加入一些含N、P、S原子的电子给体化合物，如二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基乙酰胺（DMAC）能抑制这 些交联、降解等副反应。 溶融接枝可以在单螺杆挤出机、双螺杆挤出机或Brabender流变仪中进行。将聚烯烃、MAH 单体、引发剂和其他添加剂，在少量分散剂的帮助下均匀混合，然后将混合物加入挤出机料斗中进行熔融挤出。影响聚烯烃接枝马来酸酐反应的因素很多，主要有引发剂品种和浓度，单体质量浓度，添加剂品种和浓度，反应温度以及反应时间等。引发剂DCP浓度增加，接枝率相应提高，但DCP用量过多，伴随有交联反应；DCP固定不变时，接枝率随MAH用量的增加而呈上升趋势，但继续增加MAH的用量时对接枝率的影响变小；反应温度低时，DCP的分解浓度高，但也有利于副反应的发生，因而消耗了自由基，使自由基没有明显提高；熔融反应时间（即挤出机螺杆的转速）对接枝率影响很大。螺杆转速太快时，物料在料筒内停留时间较短，反应不充分，接枝率降低。当螺杆转速太慢时，剪切力过小，致使引发剂分散不均，同时物料停留时间过长，会引起严重的交联而降低接枝率。综合上述结果，在LDPE接枝过程中，DCP用量为0。08~0。1份，MAH 用量为4~5份，反应温度160~170℃，螺杆转速为40~45r/min为宜。PP接枝过程中，DCP用量为0。2~0。4份，MAH用量为5~7份，反应温度为175~180℃，螺杆转速为30~45r/min为佳。 应用： 马来酸酐接枝聚烯烃最为成功的应用就是在聚酰胺（PA）共混物中的应用。PA作为一种性能优良的工程塑料，应用非常广泛。但也存在低温及干态冲击强度差、吸水率大、缺口冲击强度低等缺点。由于PA的强极性，与非极性的聚烯烃树脂不相容，使得聚烯烃改性PA的研究发展很慢。直到反应性增容技术的研究成功，聚烯烃改性PA的共混物才大量出现，其中所用的反应型 增容剂以MAH接枝聚烯烃为主。 当聚烯烃接枝马来酸酐与PA熔融共混时，接枝在PO主链上的活性酸酐基团与PA分子末端的氨基反应，最初形成酰胺键，经闭环后形成酰亚胺键，生成PO-g-PA接枝共聚物。这样，位于相界面上的接枝共聚物就通过共价键加强了相界面间的粘结力，扩大了分散相在边续相中分布范 围，使得共聚物的性能得到明显的改善。 PE、PP的接枝物增容PA共混物，随着PE-g-MAH含量的增加，冲击强度增大。当PE-g-MAH 质量份数达到30%时，冲击强度达到最大，此时的脆韧转变温度下降了50℃以上。在 PA6/PE-g-MAH/PE三元体系中，在PA含量固定不变的情况下，提高PE-g-MAH的含量，同时提高 PA6的分子量，能显著提高共混物的冲击强度。
马来酸酐接枝物原理与特性 不同于物理共混增韧，马来酸酐接枝物兼具极性基团醛基和烯烃非极性链段，能够通过与聚合物、填料之间的化学键合，很好地实现强度和韧性的完美结合，具有广阔的应用前景。 概述 马来酸酐接枝物是一种以马来酸酐为单体，在合适的温度条件下与其他材料进行接枝而得到的聚合物。通常，接枝方法主要有溶液法、熔融法、辐射法和固相法等。其中，熔融法是最常用也是最重要的方法。 由于兼具马来酸酐提供的极性基团醛基和烯烃非极性链段，马来酸酐接枝物可被广泛应用于PA、PP和PE等材料的改性，电线电缆母料，木塑行业，包胶TPE以及热熔胶等行业，主要起偶联相容的作用。作用原理 在马来酸酐接枝物中，酸酐基团在高温和螺杆剪切的作用下，能够与极性基团（-NH2、-OH）发生广义的脱水反应并形成化学键，从而将不相容的极性和非极性物质进行化学偶联。 以马来酸酐接枝物增韧PA为例。PA具有优异的力学性能，但低
温下的韧性差，而烯烃具有良好的加工和低温韧性。然而，由于PA 属于极性聚合物，烯烃属于非极性聚合物，两者之间很难相容。此时，若采用马来酸酐接枝物，则能很好地实现两者的结合（其反应原理如图1所示）。在用于其他用途时，马来酸酐接枝物的作用原理也类似。 图1马来酸酐接枝物和PA反应图 优质马来酸酐接枝物的判断 在判断优质马来酸酐接枝物时，需要考虑的几个关键因素包括：气味、接枝率、黄变指数以及反应后期是否分离未接枝马来酸酐等。需要注意的是，在接枝反应中，接枝率普遍偏低，这是因为许多加入的马来酸酐并没有接枝到主链上去。未接枝的马来酸酐大部分以聚马来酸酐的形式存在于反应体系中，因此，接枝反应后的产物如不作分离，最终得到的将是含有接枝物和聚马来酸酐的混合物。也就是说，马来酸酐在分离前和分离后测试的接枝率有很大的偏差。
马来酸酐接枝氯化聚乙烯/聚丙烯热塑性弹性体的制备及表征 陈尔凡1，李晓洋1，马驰1，高艳萍1，吴波1，王素菊2，白岩2、汪晓娟2 1. 辽宁省高分子材料工程技术研究中心（沈阳化工大学），110142； 2. 三橡集团，110148 摘要：以过氧化二异丙苯（DCP）为引发剂，在转矩流变仪中，对氯化聚乙烯/聚丙烯（CM/PP）进行顺丁烯二酸酐（马来酸酐，MAH）熔融接枝制备了热塑性弹性体。考察了DCP用量和MAH用量对其接枝率、力学性能的影响。并用红外光谱、差扫描量热法、热重分析法和电子扫描电镜对其进行组成结构、热行为和形态表征。结果表明：MAH成功接枝到CM/PP热塑性弹性体上。接枝后的CM/PP热塑性弹性体的力学性能和热性能明显改善，当MAH为4份时和DCP用量为3.2份时，接枝率达到0.66%，抗拉强度比未接枝CM/PP提升了78%，达到6.3MPa。 关键词：氯化聚乙烯；聚丙烯；热塑性弹性体；马来酸酐；熔融接枝 Preparation and characterization of CM/PP Thermoplastic Elastomer Grafted by Anhydride Maleic-Modified Chen Erfan1, Li Xiaoyang1, Ma Chi1, Gao Yanping1, Wu Bo1, Wang Suju2, Bai Yan2, Wang Xiaojuan2 (Liaoning Research Center of Engineering & Technology for Polymer Materials, Shenyang University of Chemical Technology, 110142; San Rubber Group, 110148) Abstract:Chlorinated Polyethylene (CM)/Polypropylene (PP) thermoplastic elastomer was prepared by melt grafting with maleic anhydride (MAH), as DCP is the initiator, in the torque rheometer. The influences of the percent grafting and mechanical properties were studied with the amounts of DCP and MAH. The composition structure, thermal behavior and morphology were characterized by FTIR, DSC, TG and SEM. The results showed that MAH was grafted to PP chain of CM/PP thermoplastic elastomer, and the mechanical properties and thermal performance has been improved significantly. The tensile strength of CM/PP Thermoplastic Elastomer Grafted by Anhydride Maleic-Modified was improved 78% compared with CM/PP which is not grafted, reached to 6.3MPa, as the grafting ratio is 0.66%, which as MAH and DCP are 4phr and 3.2phr respectively. Key words: Chlorinated Polyethylene; Polypropylene; Dynamic Vulcanization; Maleic Anhydride; Melt Grafting 前言 橡胶型氯化聚乙烯（CM）具有优良的耐候、耐臭氧、耐热老化性等性能，同时其生产原料来源丰富、制造工艺简单，成本低廉，因此CM及其制品广泛应用于电线 沈阳市科技基金（F11-239-1-00） 本文联系人：陈尔凡，男，博士，博士生导师，教授，主要从事高分子复合材料研究。发表论文200余篇，近年来获省部级科技进步奖十项。E-mail：cef5556@https://www.doczj.com/doc/e91455481.html,
聚乳酸改性的研究进展 周海鸥史铁钧王华林方大庆 (合肥工业大学化工学院,合肥,230009) 摘 要 概述了近年来国内外聚乳酸通过共聚、共混、复合等方法获得改性材料的研究进展,并对其发展方向进行了展望。 关键词:聚乳酸改性共聚共混复合 一、前言 聚乳酸(PLA)具有优良的生物相容性、生物可降解性,最终的降解产物是二氧化碳和水,不会对环境造成污染。这使之在以环境和发展为主题的今天越来越受到人们的重视,并对其在工业、农业、生物医药、食品包装等领域的应用展开了广泛地研究。由于聚乳酸在性质上存在如下局限而限制了它的实际应用: (1)聚乳酸中有大量的酯键。酯键为疏水性基团,它降低了聚乳酸的生物相容性; (2)降解周期难以控制; (3)聚合所得产物的分子量分布过宽。聚乳酸本身为线型聚合物,这使得材料的强度往往不能满足要求。 同时,在实际应用中还有一些特殊的功能性需要。这都促使人们对聚乳酸材料的改性展开深入地研究。目前国内外对聚乳酸的改性主要有共聚、共混以及制成复合材料等几种方法。 二、共聚法改性 随着聚乳酸应用领域的不断扩展,单纯的均聚物已不能满足人们的需要,特别是在高分子药物控制释放体系中,要求对于不同的药物有不同的降解速度,同时对于抗冲击强度、亲水性有更高的要求。这使得人们开始将乳酸与其它单体共聚改性,以调节共聚物的分子量、共聚单体数目和种类来控制降解速度并改善结晶度、亲水性等。由于在乳酸分子中含有羟基和羧基,生成的聚乳酸含有端羟基和端羧基,所以在聚乳酸共聚物中比较多的是聚酯2聚酯共聚物、聚酯2聚醚共聚物以及和有机酸、酸酐等反应生成的共聚物。 1.线性结构的共聚物 聚酯2聚酯共聚物是目前聚乳酸共聚物中最多的一种。人们将多种酯类和丙交酯共聚制得了不同用途的产物,其中涉及的机理主要是将共聚单体制成环状化合物,再开环聚合生成不同单体间的交替共聚物。Miller等研究发现用乙醇酸生成乙交酯(gly2 colide,简称G A)再和乳酸开环聚合,能使降解速率比均聚物提高10倍以上,并且可以通过改变组分的配比来调节共聚物的降解速度[1]。张艳红等采用低聚D,L2丙交酯与聚己内酯低聚物在2,42甲苯二异氰酸酯(TDI)作用下进行了扩链反应,形成了具有
生物可降解聚乳酸的改性及其应用研究(上) https://www.doczj.com/doc/e91455481.html, 2006年11月06日中国包装网作者: 1概述 聚乳酸(PLA)是一种具有优良的生物相容性和可生物降解性的合成高分子材料。PLA 这种线型热塑性生物可降解脂肪族聚酯是以玉米、小麦、木薯等一些植物中提取的淀粉为最初原料,经过酶分解得到葡萄糖,再经过乳酸菌发酵后变成乳酸,然后经过化学合成得到高纯度聚乳酸。聚乳酸制品废弃后在土壤或水中,30 天内会在微生物、水、酸和碱的作用下彻底分解成CO2和H2O ,随后在太阳光合作用下,又成为淀粉的起始原料,不会对环境产生污染,因而是一种完全自然循环型的可生物降解材料。 1.1聚乳酸的制备 目前聚乳酸的生产和制备主要有两条路线:(1)间接法即丙交酯开环聚合法(ROP法);(2)直接聚合法(PC法) 。两类方法皆以乳酸为原料。丙交酯开环聚合法是先将乳酸缩聚为低聚物,低聚物在高温、高真空等条件下发生分子内酯交换反应,解聚为乳酸的环状二聚体2丙交酯,丙交酯再开环聚合得到聚乳酸,此方法中要求高纯度的丙交酯。直接法使用高效脱水剂使乳酸或其低聚物分子间脱水,以本体或溶液聚合的方式制备聚乳酸。 1.2聚乳酸的基本性质 由于乳酸具有旋光性,因此对应的聚乳酸有三种:PDLA、PLLA、PDLLA(消旋)。常用易得的是PDLLA和PLLA ,分别由乳酸或丙交酯的消旋体、左旋体制得。 聚乳酸(PLA) 是一种真正的生物塑料,其无毒、无刺激性,具有良好的生物相容性,可生物分解吸收,强度高,不污染环境,可塑性好,易于加工成型。由于聚乳酸优良的生物相容性,其降解产物能参与人体代谢,已被美国食品医药局(FDA) 批准,可用作医用手术缝合线、注射用胶囊、微球及埋植剂等。
双螺杆反应挤出制备马来酸酐接枝聚乳酸 材料的研究 Ξ 张乃文,王秦峰,张振武,任 杰 (同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室,上海200092) 摘要:利用双螺杆挤出机制备马来酸酐接枝聚乳酸(MP LA )材料。研究了反应挤出工艺并测试了接枝产物的性能。结果表明:随着引发剂用量的增加或双螺杆转速的提高,产物黏度和熔体质量流动速率的变化总趋势是先降低后增高,而温度对挤出接枝反应的影响不明显;通过双螺杆挤出制备出的MP LA 具有良好的亲水性和界面相容性。 关键词:反应挤出;聚乳酸;马来酸酐;亲水性;界面相容性 中图分类号:T Q32419 文献标识码:B 文章编号:1005-5770(2007)09-0062-04 Preparation of Maleic Anhydride G rafted Poly (lactic acid)by Twin 2scre w R eactive Extrusion ZH ANG Nai 2wen ,W ANG Qin 2feng ,ZH ANG Zhen 2wu ,RE N Jie (K ey lab.of Advanced Civil Eng.Materials ,M inistry of Education ,T ongji University ,Shanghai 200092,China ) Abstract :Maleic anhydride grafted poly (lactic acid )(MP LA )was prepared by twin 2screw reactive extruder , the processing technology of extrusion was studied ,and the property of the prepared product was tested.The re 2sults showed with increase of the concentration of initiator and the rise of the rotating rate of the screws ,the main trend of the intrinsic viscosity and the melt flow rate were declining first and then increasing ,while tem perature had little in fluence on the process.The MP LA prepared by twin 2screw reactive extruder had g ood hydrophilicity and in 2terfacial com patibility. K eyw ords :Reactive Extrusion ;P oly (lactic acid );Maleic Anhydride ;Hydrophilicity ;Interfacial C om pa 2 tibility 由于天然材料大多是亲水性材料,而聚乳酸缺乏亲水性基团,因此,相容性差是影响复合材料性能的关键性问题。添加增容剂可在一定程度上缓解这个问题,而反应性增容可使复合材料具备更好的性能。所谓反应性增容是指共混物组分之间发生化学反应,就地形成嵌段或接枝共聚物,从而达到增容的目的。因此,本文通过引入亲水性基团改性聚乳酸,从而提高其与天然高分子材料(如淀粉)的相容性。 马来酸酐[1]本身具有很好的亲水性能,在聚乳酸加工温度区间内反应活性大、极性强、不易发生自聚,是一种较为理想的接枝改性聚乳酸的单体。另外,反应挤出技术具有温度控制方便、能生产黏度高以及有相变的聚合物、产品性能均一且灵活性大等优点,具有良好的工业化发展前景[2,3]。 本文重点研究了马来酸酐作为接枝单体,利用双螺杆挤出机反应挤出改性聚乳酸。 1 实验部分 111 实验试剂与仪器 聚乳酸:上海同杰良生物材料有限公司;马来酸酐:分析纯,上海化学试剂有限公司;引发剂T 0:自制;淀粉:武汉华丽环保科技有限公司。 双螺杆挤出机:长径比为40∶1,螺杆直径27mm ,德国LEISTRITZ 公司;电热真空干燥箱:ZK 072 型,上海实验仪器有限公司;熔体流动速率仪:R L 2Z 1B 型,上海思尔达科学仪器有限公司;NCY 自动黏 度测定仪:上海思尔达科学仪器有限公司。112 实验过程 首先将聚乳酸在80℃下真空干燥2h ,以除去水分。然后将干燥的聚乳酸混合一定量的马来酸酐、引发剂、稳定剂等混合均匀后加入喂料器,在设定的温度、螺杆转速和喂料速度的条件下,在N 2保护下进行接枝挤出反应。物料挤出后经水槽迅速冷却,然后用切粒机牵引、造粒。粒子经真空干燥后,封装、测试。 ? 26?塑料工业 CHI NA P LASTICS I NDUSTRY 第35卷第9期2007年9月 Ξ作者简介:张乃文,男,1980年生,博士学位,主要从事聚乳酸材料的研究。ruikaka @1261com
一．日之升 产品说明 佳易容?CMG9801是一款常规通用型的PP-g-MAH产品。活性反应基团酸酐的引入，能够显著提高PP与玻纤、滑石粉和木粉等之间的粘接力，明显提高材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度等力学性能。另外，9801与常规相容剂相比，具有更好的热稳定性和长期热氧老化性能。 应用案例 一、CMG9801在玻纤增强PP体系中的应用
二、CMG9801对PP+30%GF体系长期热老化性能的影响 三、CMG9801对PA6/PP合金性能的影响
马来酸酐接枝聚丙烯 产品说明 ■特性 马来酸酐接枝聚丙烯，用于填充或增强聚丙烯，作为高分子偶联剂可以大幅度提高填充或增强聚丙烯的机械力学性能及耐热性能。由于聚丙烯分子链上引入了极性基团，也显著提高了聚丙烯的着色能力。 ■产品的主要性能 ■用途 PC-1与PC-1-1、AD-105主要用于聚丙烯的填充或增强，作为玻纤增强PP﹑填充PP（滑石粉﹑碳酸钙、氢氧化铝﹑氢氧化镁﹑木粉﹑云母﹑硅灰石）的改性剂，建议添加量2.5%-10%(相对于PP)。 PC-1-3主要用于改善、填充聚丙烯着色能力，尤其是用于可漆汽车保险杠专用料制备，也可用在弹性体里提高对金属的粘接。 ■30%玻纤增强PP的性能
■使用方法 CMG9801的加入能够明显提高PA6/PP合金的力学性能和热变形温度，通过图3，加入相容剂后作为分散相的PP相畴明显细化，分散得更为均匀，使整个体系的性能得到提升，当CMG9801的添加量为4%时，合金的综合性能最优。
四、CMG9801相较于常规相容剂具有更长的氧化诱导期和更优异的热稳定性 CMG9801 的氧化诱导期优于国产产品，与进口产品相当，意味着用于PP改性产品时，最终产品具有更好的抗老化性能。 CMG9801的热分解温度高于国产产品，与进口产品的热分解温度相当；因此，更低散发的CMG9801的加入能够改善制品的长期热老化性能。 宁波能之光聚丙烯相容剂 该系列相容剂由马来酸酐接枝改性聚丙烯（PP）制得。
第46卷第1期2010年1月 林业科 学 SC I E NTI A SI L VAE SI N I CAE Vol 146,No 11 Jan .,2010 马来酸酐接枝PP /PE 共混物及其木塑复合材料 3 高华王清文王海刚宋永明 (东北林业大学生物质材料科学与技术教育部重点实验室哈尔滨150040 摘要:通过聚丙烯(PP 与聚乙烯(PE 机械混合来模拟废旧塑料混合物,利用马来酸酐(MAH 对PP /PE 混合物进行接枝改性,然后以接枝共混物作为基体与木纤维复合制备木塑复合材料。通过对比接枝前后的红外光谱图,证明MAH 已成功接枝在PP /PE 共混物上。力学测试结果显示:基体经过接枝改性后,复合材料的弯曲强度和无缺口冲击强度均大幅度升高,当MAH 用量为1%时,弯曲强度提高了5014%,无缺口冲击强度提高了9018%,而以废旧塑料为原料制备的复合材料的弯曲强度和无缺口冲击强度分别提高4012%和5314%。微观相形态分析表明:通过接枝改性不仅改善了PP /PE 共混体系的相容性,同时也显著改善了木纤维与PP /PE 共混物之间的界面结合状况,因而宏观上表现为力学性能提高。这表明,共混接枝改性方法可能是利用混合废旧塑料制备高性能木塑复合材料的一条可行途径。
关键词:马来酸酐;接枝;PP /PE 共混物;木纤维;木塑复合材料 中图分类号:T Q32115文献标识码:A 文章编号:1001-7488(201001-0107-05 收稿日期:2008-06-05。 基金项目:“863”项目(2002AA245141;国家农业科技成果转化资金项目(2006G B23600450。3王清文为通讯作者。 M a le i c Anhydr i de Grafted PP /PE Blend and The i r Co m posites w ith W ood F i ber Gao Hua W ang Q ing wen W ang Haigang Song Yong m ing (Key L aboratory of B io 2B ased M aterial Science and Technology of M inistry of Education,N ortheast Forestry U niversity Harbin 150040 Abstract:In this paper,the waste p lastic m ixture was si mulated by mechanically m ixing polyp ropylene (PP and polyethylene (PE ,the PP /PE m ixture was blended and at the same ti me grafted with maleic anhydride (MAH by reactive extruding,and the wood p lastic composites was p repared with the grafted blend,which was used as matrix,and wood fiber .By comparing the infrared spectrogram of the grafted PP /PE blend with that of the unmodified blend,it p roved that MAH was grafted onto PP /PE blend .Mechanical testing results showed that the flexural strength and un 2notched i mpact strength of the composites were both significantly enhanced by the blending 2grafting modificati on of p lastic m ixture .W hen MAH dosage was 1%,the flexural strength increased 5014%and the un 2notched i m pact strength increased 9018%,and the flexural strength and the un 2notched i mpact strength of the composite p repared fr om waste p lastic increased 4012%and 5314%respectively . The m icr o 2mor phol ogical analysis indicated that with modification the