PLAE/PLA共混物的增韧机理探析

与共聚改性相比，共混改性更为经济有效[145]，更适合工业化的大规模生产。目前，许多共混增韧聚乳酸的研究都集中于将PLA与韧性较好的材料进行共混，制备所得共混物具有较好的柔韧性，但强度和刚性降低。共混改性存在许多问题，最主要的为共混物之间的相容性能否确保增韧组分在PLA基体中很好地发挥作用。为此，在聚合物共混物中引入增容剂，能有效提高共混物相容性。其增容作用可概括为：（1）降低共混物两相之间的界面能；（2）在聚合物共混过程中促进分散相的分散；（3）提高两相的界面结合力。对相容性差的聚合物共混物进行增容后，共混物中分散相的尺寸减小，两相间的界面结合力提高，材料的力学性能显著提高[146-147]。

聚合物增韧改性的根本问题是通过引入某种机制，使材料在形变、损伤和破坏过程中耗散更多的能量。聚合物多相体系的形变、损伤和断裂过程有多种途径，增韧机理是多种能量耗散机制的综合，包括基体的形变与断裂、分散相的形变与断裂以及界面的脱黏等。橡胶增韧改性聚合物主要遵循橡胶粒子空穴化机理，多重银纹-剪切带理论。橡胶粒子的作用是发生空洞化，从而释放缺陷附近的多轴应力状态，在共混体系中，如果聚合物基体和分散相的空洞化应力同在一个数量级，那么，橡胶的空洞化和基体的银纹化是一个竞争过程。在以半结晶性聚合物为基体的共混物中，橡胶粒子的空洞化通常比基体的银纹化容易，其引起的能量吸收只是整个断裂能的一小部分。如果发生大的塑性变形，半晶性聚合物基体的形变几乎总是以剪切屈服而不是多重银纹的形式发生[147]。

共混物的性能主要依赖于（1）共混物的相结构，（2）每个组分的性质，（3）在不同组分区域之间的附着力。对于PLA共混物来说，前两个因素需要更仔细地考虑。在共混物中，相结构和力学性能可以通过两种组分的质量比控制。如图3-9，当PLAE100含量较低时，PLAE100以岛状小区域的形式分散在PLA基体中。当PLAE100含量增加至40%～60%时，PLAE100和PLA形成共连续相。当PLAE100含量较高时，PLAE100将作为基底，而PLA作为分散相分布在PLAE100的基体中。基于不同PLAE100含量共混物的力学性能测试结果表明，PLAE100为分散相，PLA作为基底的共混物相结构更有利于改善共混物的力学性能。(www.xing528.com)

图3-9　共混物的增韧机理示意图

运用PLA基弹性体增韧PLA具有许多优势：（1）PLA弹性体与PLA基体由于具有相同PLA组分而有着良好的相容性，无需另外添加增容剂等促进弹性体与PLA基体的相容性；（2）PLA弹性体中氨酯键不仅与弹性体链段中PLA链段形成氢键连接，也可与PLA基体中的PLA羰基形成连接，进一步促进两相的相容；（3）少量的PLA弹性体即可达到良好的增韧效果，降低了成本。