摘要
传统塑料的大量使用给环境带来了巨大负担，因此人们越来越倾向于研发和使用生物可降解塑料。聚乳酸(PLA)具有较高的抗拉强度、良好的光泽性和生物相容性，广泛应用于生物医疗、食品包装和农林环保等领域，但其存在韧性差、熔体强度低等缺点，这限制了其制品的应用范围。 共混改性是提高聚合物韧性的一种有效方法，但与其他材料共混增韧PLA时，通常会大幅降低其强度。聚酰胺弹性体是一种嵌段聚合物，由聚醚或聚酯软段和高熔点结晶性聚酰胺硬段组成，与PLA共混时，软段则起到一定的增韧作用，而聚酰胺硬段则使共混体系保持一定的强度，从而具备优异的综合力学性能。超临界CO2发泡工艺是制备聚合物微孔材料的一种绿色加工方法，但由于PLA熔体强度低，这给其发泡成型加工带来挑战。 针对上述问题，本文首先采用聚酰胺弹性体(PEBA)对PLA进行了增韧,然后通过加入扩链剂(CE)改善熔体强度，以及加入聚四氟乙烯(PTFE)使其原位微纤化，进而能够提供异相成核位点，来调控共混体系PLA/PEBA的超临界CO2发泡行为。本文的主要研究内容及结果如下: (1)通过熔融共混的方法制备了PLA/PEBA共混材料，并研究了PEBA含量对材料力学性能的影响，结果表明当PEBA含量为10wt％时，共混体系具有优异的综合力学性能。与纯PLA相比，其拉伸断裂伸长率提高了20.7倍，而拉伸强度仅下降了13.9％,并且冲击强度提高了66.6％。当采用超临界CO2工艺对共混材料进行发泡加工时，发现在升温发泡工艺中，无论如何优化工艺参数，所制备泡沫材料的最大发泡倍率仅为2.2,而进行降温发泡时，尽管可获得较高的发泡倍率(20-50),但其泡孔密度仅在105-107量级之间,且泡孔尺寸在100.7-305.0μm之间。 (2)针对升温发泡工艺中共混体系发泡倍率低的问题，基于扩链的方法制备了PLA/PEBA/CE共混材料,扩链剂CE能够同时与PLA和PEBA发生反应，从而提高了二者相容性，并改善了材料的熔体强度。在对其进行升温发泡时，高的熔体强度可以使泡孔充分生长，减少泡孔破裂和气体逸出，有利于提高发泡倍率。结果表明，加入CE后泡沫材料的最大发泡倍率为14.7,与PLA/PEBA发泡材料相比，提高了5.7倍，且发泡材料的泡孔密度在1.3×108-3.4×1010cells/cm3之间，泡孔尺寸为6.4-23.9μm。 (3)基于PTFE原位微纤化的方法，通过熔融共混制备了PLA/PEBA/PTFE共混材料，并研究了其降温发泡行为。研究表明，在一定范围内，随着螺杆转速和PTFE含量的增加，纤维数量增多且纤维尺寸更加均匀。在对其进行降温发泡时，PTFE微纤可以提供大量的成核位点，促进泡孔成核，进而将泡孔密度提高至109量级，将泡孔尺寸降低到8.8-36.3μm。
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