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News 通过一步法反应性共混制备具有优异熔融稳定性的高耐热超韧立构复合型聚乳酸/弹性体共混物

通过一步法反应性共混制备具有优异熔融稳定性的高耐热超韧立构复合型聚乳酸/弹性体共混物

日期: 2019-03-05
浏览次数: 200

Toward supertough and heat-resistant stereocomplex-type polylactide/elastomer blends with impressive melt stability via in situ formation of graft copolymer during one-pot reactive melt blending

 

Shihao Deng, Hongwei Bai,* Zhenwei Liu, Qin Zhang, and Qiang Fu*

 

左旋聚乳酸(PLLA)与右旋聚乳酸(PDLA)可通过立构复合化得到高耐热高耐久的立构复合型聚乳酸(SC-PLA),这使得聚乳酸(PLA)的工程化应用成为可能。然而,SC-PLA较差的熔融稳定性(立构复合(SC)晶体较差的记忆效应导致其难以从熔融加工过程中得到晶体组成全部为SC晶体的制品)和脆性严重限制了其加工和应用。为了解决SC-PLA熔融加工过程中遇到的问题,我们提出一种开创性的方法,通过一步法反应性共混得到PLLA/PDLA(50/50)与反应性弹性体聚(乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯)(E-MA-GMA)的共混物,在此过程中,立构复合化与接枝反应(PLLA/PDLA分子链接枝到E-MA-GMA主链上形成接枝聚合物(E-MA-graft-PLA))可同时进行且相互竞争。

通过一步法反应性共混制备具有优异熔融稳定性的高耐热超韧立构复合型聚乳酸/弹性体共混物

更为有趣的是,原位形成的接枝聚合物可作为PLLA与PDLA的增容剂显著提升SC-PLA基体的熔融稳定性,因此,高结晶度且具有单一SC晶体组成的SC-PLA/E-MA-GMA制品得以通过注射成型获得。此外,部分E-MA-graft-PLA可作为界面增强剂以增强SC-PLA基体与弹性体分散相之间的界面强度,从而使增韧效率大大提升。最终,通过一步法反应性共混得到SC-PLA/E-MA-GMA共混物具备优异的耐热性(维卡软化温度(VST)和热变形温度(HDT)分别高达201℃和174℃)和冲击韧性(缺口冲击强度高达65 kJ/m2),值得一提的是,相较于部分商业化的石油基工程塑料,其综合性能要更加出色。总之,我们提出的通过一步法反应性共混的方法制备具有优异熔融稳定性的高耐热超韧的SC-PLA/E-MA-GMA共混物,为通过工业化熔融加工技术制备高性能SC-PLA工程塑料提供了可能。

通过一步法反应性共混制备具有优异熔融稳定性的高耐热超韧立构复合型聚乳酸/弹性体共混物

DSC thermograms of PLLA/PDLA/15E-MA-GMA blends (a) with and (b) without catalyst during the nonstop heating-cooling-heating cycles (the heating/cooling rate was 10 °C/min). (c) Schematic diagram illustrating the possible mechanism for the dramatic enhancement in the melt stability of SC-PLA matrix by the E-MA-graft-PLA copolymer.

 

 

 

 

 

DOI: 10.1021/acs.macromol.8b02626




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