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由于传统石油基高分子材料面临资源短缺以及所带来的环境污染等问题,生物可降解高分子材料逐渐受到更多的关注。聚乳酸(Polylactide,PLA)是一种最具有发展潜力的生物基可降解高分子材料,其拥有良好的可生物降解性,生物相容性,较高的机械强度,熔融温度和易加工性能等,有望在许多领域代替传统的石油基和不可降解高分子材料。然而,聚乳酸内在的脆性,表现为较低的断裂伸长率和冲击韧性,严重限制了聚乳酸的实际应用。针对聚乳酸的脆性这一缺陷,本文提供了一种绿色,方便又经济的增韧途径,即利用植物油动态硫化生成的植物油基高分子弹性体增韧改性聚乳酸。植物油是一类丰富的天然产物,由三酸甘油酯和各种活性基团组成,是制备可持续再生高分子材料的理想原料。其中,我们利用含有多羟基官能团的蓖麻油(CO)、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和PLA在转矩流变仪中进行动态硫化,制备出具有良好拉伸韧性的聚乳酸和蓖麻油基聚氨酯共混物(PLA/COP)。SEM分析得知共混物PLA/COP微观相形态呈相分离结构,交联的COP颗粒作为分散相分散在连续相PLA中。共混物PLA/COP的分散相颗粒尺寸大小,以及共混物的机械性能、流变行为、结晶行为均受COP含量的影响。随着分散相COP含量的增大,共混物分散相COP颗粒尺寸以及共混物熔体黏度、储能模量均逐渐增大。另外,共混物相分离结构中COP颗粒对基体具有一定的界面成核作用,COP的添加显著提高了PLA的结晶度。TGA数据分析表明,共混物PLA/COP的热稳定性较之PLA而降低。拉伸试验表明,随着5 wt%含量COP的添加,共混物PLA/COP的拉伸断裂伸长率可达338%,是PLA的45倍。通过对共混物PLA/COP拉伸断面SEM分析得知,共混物PLA/COP的主要增韧机理是分散相COP颗粒剥离产生空穴,从而诱发基体发生剪切屈服。同时,为了探究不同结构二异氰酸酯对共混物PLA/COP的动态硫化过程、微观相态结构以及机械性能等的影响,本文利用3种结构二异氰酸酯(MDI,六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI))分别与CO和PLA进行动态硫化,制备含不同聚氨酯的PLA/COP共混物。动态硫化过程中,转矩—时间曲线反映出3种结构的二异氰酸酯与CO硫化反应速率依次为MDI>HDI>IPDI。核磁共振氢谱分析表明,具有较低反应速率的HDI和IPDI得到的PLA/COP共混物存在界面增容反应。其中,共混物PLA/CO-IPDI的相形态和韧性最好。通过添加20%含量的CO-IPDI,共混物PLA/COP断裂伸长率和冲击强度较PLA分别提高了47.3和6.6倍。通过对不同结构二异氰酸酯的PLA/COP共混物拉伸断面SEM分析得知,共混物PLA/COP的主要增韧机理是空穴引发基体塑性形变。另外,CO-IPDI的含量对共混物PLA/CO-IPDI的相形态和机械性能也进行了详细研究。共混物PLA/CO-IPDI的分散相颗粒和断裂伸长率随着CO-IPDI的含量增大而增大,拉伸强度和杨氏模量则逐渐减小。当CO-IPDI含量为20%时,共混物的冲击强度达到最大值222.9±12.3 J/m。最后,本文利用环氧大豆油(ESO)与癸二酸(SA)反应得到的预聚物(SEP)和PLA动态硫化制备出全生物基聚乳酸和热固性环氧大豆油树脂共混物(PLA/VESO,80/20)。动态硫化过程中,SEP与PLA分子链间产生的化学键连接有效地提高了两相的界面相容性。研究发现,SA与ESO的官能团比(R)对VESO结构和凝胶率以及共混物PLA/VESO的相态结构、界面性质与增韧机理等具有重要影响。随着R的增大,共混物分散相VESO颗粒尺寸逐渐增大,两相界面相容性逐渐降低。当R介于0.3~0.5之间的时候,共混物PLA/VESO具有良好的界面相容性和韧性。相对于PLA 2.3 MJ/m3的拉伸韧性,R=0.3时的PLA/VESO共混物表现出150.6 MJ/m3的拉伸韧性;相对于PLA 34.1 J/m的冲击强度,R=0.4时的PLA/VESO共混物冲击强度达到超韧542.3 J/m。另外,SA与ESO不同基团比R对共混物PLA/VESO的反应机理、相态结构、机械性能以及增韧机理等影响在文中作了详细的研究讨论。