未来PLA基材料和生物质材料的优化研究方向

本书主要从共聚扩链、热降解、共混改性、自修复性和形状记忆多方面对PLA基材料和生物质材料的合成及性能进行了较系统的研究，但仍有许多有待补充和尝试的工作。

（1）直接熔融缩聚法制备PLA简便、节约成本、环保等优势，但催化剂含量与缩聚时间是一个有待解决的问题。因为，增加催化剂含量减少缩聚时间的同时，会降低所得PLA聚合物的热稳定性，这在许多文献报道中并没有凸显出来，但在工业化生产中就变得尤其重要，因为工业化的产品制备中涉及熔融挤出、切粒、注塑成型等许多热加工过程。产品在多次热加工过程后，能否保持原有力学性质变成一个不能回避的重要问题，而缩聚过程中促进缩聚的锡类催化剂在热加工过程中却会反过来起到促进热降解的作用，所以减少锡类催化剂含量，适当延长缩聚时间是目前提高热稳定性的有效办法。但缩聚时间的增加势必会增加生产的成本，如增加电力、人力的投入、生产周期的延长等。所以考虑开发有效的、用于直接缩聚的非锡类催化剂成为一个非常有意义的课题。

（2）本研究中，PLA热塑性弹性体引入了聚氨酯结构，而聚氨酯因组分多变性，分子结构的可设计性，硬段和软段间可调性、可设计性和优异的力学性等能成为改善聚乳酸材料的有力工具。另外，聚氨酯的力学强度和韧性等都很符合形状记忆材料的设计和性能要求，配合共聚的方法可以非常有效地改进形状记忆效应。例如，①PLA热塑性弹性体中物理交联点含量对力学和形状记忆效应的影响，软段分子量对形状记忆的贡献程度，形状记忆效应的最佳温度条件等，建立这些参数与形状记忆效应的关系公式。②利用分子设计和材料改性技术，优化材料的形状记忆性能，提高PLA基聚氨酯的综合性能。从改善PLA基聚氨酯链段结构等措施入手，微相分离越完善，聚氨酯T g倾向于向软段的T g靠拢，不完善的微相分离导致材料T g的不确定性。所以在软段T g确定的前提下，引入适宜的刚性硬段确保完善微相的发生是控制材料形变温度的有效手段。例如，使用更易形成聚氨酯硬段的含苯环结构的二异氰酸酯和二元胺（脲键形成-提高硬段之间氢键密度），其刚性的分子结构加上大量的硬度间氢键，将使得聚氨酯的微相分离结构更加完善，同时增加物理交联点的回复力。引入含有长链的聚醚或其他柔性链段，如高分子量的PTMEG与PLA，形成聚酯聚醚聚氨酯结构，获得优异柔韧性的同时，在氧化和水解条件下都仍具有良好的降解性。③在材料改性技术方面，例如添加纳米材料增强PLA基聚氨酯的力学性能，引入少量改性碳纳米管（CNT）或纳米纤维素晶体（CNC）等增强记忆效应和力学性能等。(www.xing528.com)

（3）随着越来越多的生物质材料成为研究的热点，纤维素来源的糠醛（HMF）为一种近年来备受关注的生物质化合物。它来源丰富，可以通过果糖、葡萄糖、蔗糖、纤维素等物质的脱水反应获得，并能够很方便地过氧化或还原，转化为其他用于高分子合成的单体。其衍生物可以赋予聚合物许多新颖的功能性，如呋喃环带来的Diels-Alder可逆反应性，并由此反应带来的自修复性和形状记忆性。PLA结合其他生物质材料发展高端，高性能聚合物又会一条非常具有研究意义的方向。尽管目前国际上对这方面的PLA材料的报道还相当少。

将PLA的可循环利用、节能减排等优点与自修复性、形状记忆性等高性能结合起来，将会大大拓宽PLA的应用领域，如在高附加值的电子电器行业中，自愈外壳，自修复防划薄膜；在汽车、航空业中，如自修复油箱；电子电路的自修复绝缘外层，形状记忆温度感应器等。这将PLA从一直以来的生物医药等领域解放出来，让PLA材料更加造福于我们的生活。