【摘 要】
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高分子材料已成为人类生活和生产不可或缺的一部分,但传统高分子材料依赖于不可再生的化石能源,其过度使用已导致日益严重的环境问题,因此发展可再生和生物降解高分子材料具有重要意义。聚乳酸（PLA）以生物质为原料,且具有良好的可生物降解性能,极富应用前景,但其韧性差以及加工温度高。癸二酸二甲酯（DMS）、环氧大豆油（ESO）等化合物作为增塑剂能够提高PLA的韧性并降低其加工温度,但增塑作用会导致材料拉伸强
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高分子材料已成为人类生活和生产不可或缺的一部分,但传统高分子材料依赖于不可再生的化石能源,其过度使用已导致日益严重的环境问题,因此发展可再生和生物降解高分子材料具有重要意义。聚乳酸（PLA）以生物质为原料,且具有良好的可生物降解性能,极富应用前景,但其韧性差以及加工温度高。癸二酸二甲酯（DMS）、环氧大豆油（ESO）等化合物作为增塑剂能够提高PLA的韧性并降低其加工温度,但增塑作用会导致材料拉伸强度显著降低。此外,小分子增塑剂易向材料表面迁移,影响材料的稳定性。本论文利用非异氰酸酯路线合成了两种与癸二酸二甲酯、环氧大豆油结构类似的氨酯化合物,并将其作为增塑剂对PLA改性,利用氨酯化合物与聚乳酸通过分子间氢键形成的物理交联网络抑制增塑剂迁移和材料拉伸强度下降。具体内容及结果如下:（1）以碳酸二甲酯和1,6-己二胺为原料,通过酯交换反应合成双官能度氨酯化合物;以环氧大豆油（ESO）为原料,通过与CO2的环加成反应及与正丁胺的开环偶联反应合成六官能度的可再生氨酯化合物。通过NMR对氨酯化合物的化学结构进行了表征,并研究了氨酯化合物与PLA之间的相容性。结果表明,通过非异氰酸酯路线成功合成了双官能度氨酯化合物1,6-双（甲基氨基甲酸酯）己烷（HDU）与六官能度氨酯化合物氨酯大豆油（USO）。与结构类似的DMS和ESO增塑剂相比,HDU与PLA、USO与PLA之间溶解度参数差值更小,即HDU与PLA、USO与PLA之间具有更好的相容性。（2）采用熔融共混、模压成型的方法制备了PLA/氨酯化合物体系,研究了HDU和USO对PLA的增塑作用。结果表明,随着增塑剂含量增加,PLA材料的加工扭矩、复合黏度以及玻璃化温度（Tg）逐渐下降,即HDU与USO均能有效地增塑PLA。与纯PLA相比,PLA/HDU（90/10）的平衡扭矩从纯PLA的11.0 N/m下降至5.0 N/m,复数黏度由3190 Pa·s下降至684 Pa·s,Tg由56℃下降至38℃;PLA/USO（90/10）的平衡扭矩从纯PLA的11.0 N/m下降至4.6 N/m,复数黏度由3190 Pa·s下降至44 Pa·s,Tg由56℃下降至51℃。与PLA/DMS（90/10）相比,PLA/HDU（90/10）体系增塑剂的迁移率了下降70%;与PLA/ESO（90/10）相比,PLA/USO（90/10）体系增塑剂的迁移率下降了50%。即采用氨酯化合物作增塑剂能有效降低增塑剂在PLA内部的迁移。（3）进一步研究了HDU和USO对PLA的增韧作用。结果表明,随着增塑剂含量增加,材料的断裂伸长率与拉伸断裂能均逐渐上升,即HDU与USO均能有效地增韧PLA。与纯PLA相比,PLA/HDU（90/10）的断裂伸长率由纯PLA的9%升高至560%,拉伸断裂能由610 J/m~3提升至9225 J/m~3;PLA/USO（90/10）的断裂伸长率由纯PLA的9%升高至89%,拉伸断裂能由610 J/m~3提升至2108 J/m~3。与PLA/DMS（90/10）相比,PLA/HDU（90/10）体系拉伸断裂能提高了80%,拉伸强度增加了75%;与PLA/ESO（90/10）相比,PLA/USO（90/10）体系的拉伸断裂能提高了44%,拉伸强度增加了33%。HDU和USO与传统的增塑剂相比,对PLA的增韧效果更明显,而且能有效地抑制增塑带来的拉伸强度下降。
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