层状α-磷酸锆的有机改性及其与聚乳酸复合材料研究

作     者：杨政 贾付华 张蕤 YANG Zheng;JIA Fuhua;ZHANG Rui

作者机构：南京林业大学化学工程学院南京210037 南京林业大学江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心南京210037 

出 版 物：《林业工程学报》 (Journal of Forestry Engineering)

年 卷 期：2019年第4卷第5期

页      面：100-106页

学科分类：07[理学] 070305[理学-高分子化学与物理] 0703[理学-化学] 

基　　金：江苏省自然科学基金(BK2012821) 

主　　题：生物聚酯 α-磷酸锆(MZrP) 聚乳酸 插层 纳米复合材料 改性 

摘      要：通过对层状α?磷酸锆进行二次改性,制备具有力学性能改善的聚乳酸复合材料。首先合成一种新型阳离子插层剂十一烷醇三甲基溴化铵(UHTB),并将其用于层状化合物α?磷酸锆(α?ZrP)的改性,制备得到UHTB与α?ZrP杂化物(UHTB?ZrP),然后,利用丙交酯原位聚合对UHTB?ZrP进行表面接枝改性,得到二次改性层状α?MZrP,进而采用溶液浇铸法制备聚乳酸/有机改性α?磷酸锆复合材料(PLA/MZrP)。分别用红外光谱分析仪、激光粒度仪、X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、旋转流变仪和热重分析仪等对层状α?ZrP的插层过程、微观结构以及PLA/MZrP复合材料的流变性能和热稳定性等进行表征与分析。结果表明:经过一次改性可获得层间距达到1.40 nm的UHTB?ZrP,经两步改性可获得层间距达3.80 nm的MZrP,这种纳米片层能均匀分散在PLA基体中形成纳米复合结构,并使其力学性能、加工性能和热稳定性得到改善。当添加质量分数为1%的MZrP时,PLA/MZrP复合材料的拉伸强度从31.3 MPa提高到53.5 MPa,比纯PLA提高了70.9%,而复数黏度则随着MZrP含量的增加而显著降低。当添加质量分数为3%的MZrP时,在170℃10 Hz时其复数黏度从968.1 Pa·s降低到78.7 Pa·s,比纯PLA降低了91.9%。此外,添加少量的MZrP后,PLA/MZrP复合材料的热稳定性也得到一定的改善。