聚乳酸(PLA)是一种新型生物降解材料，具有良好的机械性能、生物相容性和可降解性能，被广泛应用于一次性制品、农业、医疗和服装等众多领域，但是由于耐热性差、韧性差等缺点一直制约着聚乳酸的进一步发展。
实现PLA的快速结晶，提高制品的耐热温度是研究学者的主要研究方向之一。
主要从结晶改性、共混改性、纳米填充改性和复合改性等四个方面综述国内外聚乳酸耐热改性技术，并对聚乳酸未来发展进行展望。
其中，聚乳酸立构复合晶体(SC)的熔点比各自均聚物高50℃，提高到200-230℃。
近年来，随着“白色污染”日益严重，人们愈发意识到开发绿色环保材料的重要性。聚乳酸(PLA)作为生物可降解塑料，使用后可由自然界中的微生物引发降解为CO₂、H₂O等小分子物质，不会产生“白色污染”，具有保护环境和资源利用双重功效，符合国家政策导向及未来发展需求，得到越来越高的重视。
已广泛用于一次性餐具、农业、医疗和服装等领域，是目前发展最快、最具潜力的生物可降解材料之一。
但是，由于PLA结晶速度慢，结晶度低，导致其耐热温度低、韧性差，制约着PLA材料在高耐热领域使用的进一步扩大发展。
笔者从结晶改性、共混改性、纳米填充改性和复合改性等方面入手，综述了当前国内外PLA耐热性的研究进展，并对PLA的进一步发展进行展望。
1、结晶改性
PLA结晶能力差是其韧性和耐热性较差的根本原因，非晶态PLA的耐热温度为60℃，当其充分结晶后，耐热温度可达140℃以上。因此，提高PLA的工作主要集中在提高其结晶性能上。目前，常用的结晶改性手段有热处理、添加成核剂和制备立构复合晶体。
1.1、热处理改性
热处理是改善半结晶聚合物力学性能的一种有效方法，特别是对PLA等具有低结晶能力的聚合物。曹宏伟等利用过氧化二异丙苯(DCP)作为引发剂,与PLA共混引发PLA发生支化和交联反应，制备PLA/DCP共混物。
通过差式扫描量热仪(DSC)、偏光显微镜(POM)和维卡软化温度等测试手段研究热处理对共混物耐热性的影响。
结果表明：热处理前，PLA/DCP共混物的维卡软化温度与纯PLA接近，仅60.4℃，经过110℃/2min处理，共混物的维卡软化温度达到155℃，且力学性能基本保持不变。
分析认为，DCP对PLA分子链起到支化和交联的作用，共混物交联度提高，结晶速率增大，通过热处理进一步延长共混物结晶时间，致使其完全结晶，耐热性大幅提升。
Chen等研究了热处理对苎麻织物增强PLA复合材料热性能和力学性能的影响。结果表明，115℃热处理1h后，PLA及其复合材料的强度和耐热性均有明显提高。
Wang等研究热处理对PLA/GF复合材料力学性能和耐热性的影响。热处理前，纯PLA和PLA/GF复合材料结晶度相近，较低，说明PLA基体结晶能力较差。随着热处理时间的增加，所有材料结晶度逐渐增大，说明热处理对结晶作用是积极的。PLA/GF复合材料100℃热处理10min后，结晶度迅速提高，改善了复合材料的力学性能和耐热性能。
1.2、添加成核剂
邹海涛等将PLA与氟锆酸钾共混制备出耐热PLA材料。氟锆酸钾按含量0%、1%、2%、3%和4%加入PLA，通过X射线衍射(XRD)、DSC、POM和扫描电镜(SEM)分析表明，随着氟锆酸钾含量的增加，共混物的球晶数目增加，球晶尺寸变小，当氟锆酸钾含量达到4%时，球晶数目最多，球晶尺寸最小，说明氟锆酸钾在PLA中分散均匀，起到异相成核作用。研究发现，改性后的PLA玻璃化转变温度提高，耐热性得到明显提升。
许鹏飞等将乙烯/甲基丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物(GEBMA)作为增韧剂，滑石粉(Talc)作为成核剂，采用熔融共混法制备了PLA/GEBMA/Talc共混物，研究了不同含量Talc对三元共聚物力学性能和耐热性能的影响。研究表明，Talc的加入会阻碍PLA链段的移动，对PLA有增强作用；同时，Talc在PLA中分散性良好，在基体中起到了异相成核作用，增加了成核位点、缩小球晶尺寸，提高了PLA的结晶性能，使三元共聚物具有较高的力学性能和耐热性能。
目前有多种市售成核剂能显著改善PLA的成核能力，但是，这些方法常存在加工控制难度高、增加客户加工工序、加工难度大等不足。
1.3、制备立构复合晶体
乳酸存在左旋和右旋2种对映异构体，左旋聚乳酸(PLLA)和右旋聚乳酸(PDLA)形成的聚乳酸立构复合晶体(SC)的熔点比各自均聚物高50℃，提高到200-230℃，所以，SC晶体的引入可有效地提高PLA的耐热性。
2、共混改性
将PLA和具有较高玻璃化转变温度的聚合物共混，可以得到耐热的共混材料。常见的有聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚碳酸酯(PC)等。
范寅清等采用熔融共混法制备了PLLA/PMMA共混材料，研究发现，共混材料仅有一个玻璃化转变温度，说明PLLA与PMMA相容性好，宏观上未发生相分离。高刚性的PMMA分子对PLLA起到增强效果，随着PMMA的加入，共混材料的耐热性能和力学性能均有大幅提升。
3、纳米填充改性
通过对纳米填料进行改性处理，使其在PLA基体中良好分散，提供成核位点进而起到促进PLA结品的作用，只需添加少量改性纳米填料便可显著提高PLA的力学和耐热等性能，具有广阔的应用前景。
4、复合改性
任何一种单一方法的使用，对提高PLA的耐热性能都具有局限性。很多研究学者采用两种或多种方法共同提高PLA的耐热性，效果更加显著。
展望
PLA作为一种可生物降解材料,具有良好生物相容性、可完全生物降解和优异的力学性能等优点，已成为学术领域的热门话题，但其低耐热性严重制约了其在对耐热性要求较高领域的进一步应用。
通过结晶改性、共混改性、纳米填充改性和复合改性等多种改性手段，可有效地改善PLA耐热性能。但高成本、不可降解改性剂的加人等因素仍然制约着PLA成为通用塑料和工程塑料。
因此，低成本、可完全降解、绿色环保的高耐热PLA材料研制仍是科学家未来研究的重点方向。
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