在过去100年里，塑料和聚合物由于重量轻、价格低廉、易于加工和经久耐用得到了广泛的应用。但是由于石油基塑料的持续生产和广泛应用，预计到2050年，塑料废物量将增至每年8.5亿吨。如此巨大的塑料生产导致海洋污染、土地污染和导致二氧化碳排放的空气污染等危害环境的既定问题。因此开发一种可替代传统石油基塑料的材料是十分有必要的。

聚乳酸(PLA)是一种生物基可降解高分子材料，来源于玉米、小麦等天然物质，并且可以完全降解，最终生成对环境无负担的H2O和CO2，这对保护环境非常有利，是公认的环境友好材料。但与传统的PP、PE、PVC等相比，聚乳酸一些较大的缺点。

1、韧性差；PLA质脆且硬，尽管它具有与PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）相近的拉伸强度和弹性模量，但是PLA的断裂伸长率却不到10%，难以满足一些需要塑性形变和高拉伸程度的应用要求。

2、降解速度慢且难以控制;PLA通过主链酯键的水解反应降解，其降解速率与PLA的结晶度、分子量、分子量分布、形貌、水在聚合物中的渗透速率以及立体异构含量均有关，因此较难控制，并且PLA在体内完全降解所需时间较长，这些难题都造成PLA的进一步应用。

3、亲水性差；PLA因其主链上大量的酯键结构而表现为亲油性，其静态水接触角约为80°。而这一特点也导致了PLA较低的细胞亲和性，在体内容易引起炎症反应。

4、缺乏侧链结构；PLA为线形结构，侧链没有可反应基团，这也导致其表面和本体改性难度大。因此改性PLA使其应用性能增强是被广泛关注和研究的热点。

本文主要介绍一种增韧剂改性聚乳酸材料的方法。聚乳酸与二聚水杨酸内酯共聚引入水杨酸基团作为中间反应基团,以接枝共聚-共混法与纳米级氧化锌及少量碳纳米纤维复合生成纳米级氧化锌/改性聚乳酸的复合型材料。

1、聚乳酸的合成

将5.0g丙交酯放入研磨机研磨至粒度均一,放入烧瓶中升温至120℃使丙交酯完全受热熔化,加入一定量催化剂,减压后升温至180℃引发聚合反应,反应3h后停止加热。冷却至室温后用乙酸乙酯溶解,过滤、加入去离子水沉淀,分离后即制得黏稠状聚乳酸。

2、改性聚乳酸的制备

将8.0g水杨酸粉末溶于乙醚后放入三口烧瓶中,加入微量二氟化硼乙醚,回流状态下加热反应3h。冷却至室温后用饱和食盐水洗涤,分离、去除乙醚后得到无色粉末粗产物,进一步用乙酸乙酯重结晶后,即制得纯度较高的二聚水杨酸内酯晶体。

3、纳米级氧化锌/改性聚乳酸复合材料的制备

将改性聚乳酸、纳米级氧化锌、少量碳纳米纤维置于二甲基亚砜中搅拌均匀,快速升温恒定至80℃后加入少量硝酸铈铵,反应6h,取出抽真空干燥。在氮气保护下加入一定量催化剂后封管,将封好的封管置于150℃油浴加热条件下聚合反应12h,即制得纳米级氧化锌/改性聚乳酸的复合材料。

4、复合材料的表征与性能测试

采用傅里叶红外光谱仪(VETER70型,德国Bruker公司)对样品进行测试。采用凝胶渗透色谱仪(GPC,LC-100型,上海精密仪器仪表有限公司)对样品的分子量进行测定,取5次测定的GPC值的平均量作为实验最终测定的复合材料分子量。采用低温智能拉伸强度试验机(AH8030型,苏州安皇仪器有限公司)对样品进行拉伸强度的测试,在-3℃,拉伸速度25.0mm/min,测试结果取5个数据的平均值。

5、结果与讨论

尽管聚乳酸是一种有吸引力的可生物降解聚合物，具有许多优点，但其机械性能不如现有的合成聚合物。由于脆性不仅仅是PLA的唯一缺点，因此增韧导致其模量和抗拉强度显着降低通常不可取。所以开发出一种新型的改性方法，使其在韧性、模量以及抗拉强度等与现有的合成物相近或超越将成为未来一大趋势。

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