化學(xué)合成型可降解材料改性方法研究進(jìn)展

戴 紅

（黔南民族師范學(xué)院，貴州 都勻 558000）

化學(xué)合成型可降解材料是指根據(jù)生產(chǎn)需求，以醇類、羧酸類、酰胺類化合物為單體合成含有酯鍵、酰胺鍵等可以水解斷裂或分解斷裂的化學(xué)鍵的一類高分子化合物。常見的主要有聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚乳酸（PLA）、聚己內(nèi)酯（PCL）、聚酰胺（PA） 聚羥基烷酸酯（PHAs） 以及它們的衍生物。

相比通用塑料，如聚丙烯、聚酯等?；瘜W(xué)合成型可降解材料應(yīng)用范圍還是相對(duì)較窄。如：聚羥基脂肪酸酯（PHAs） 雖有同聚丙烯 (PP)、聚乙烯(PE) 等通用塑料相近的機(jī)械強(qiáng)度，但是其生產(chǎn)成本高，因此，目前只在附加值較高的電子行業(yè)和醫(yī)藥行業(yè)中得到了應(yīng)用[1]。聚丁二酸丁二醇酯（PBS） 作為脂肪族聚酯中最典型的一種可降解材料，雖具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和加工性能，但結(jié)晶度高，斷裂伸長率較低，柔韌較差，降解速度相對(duì)于其他可降解材料較慢[2]。聚乳酸（PLA） 是目前應(yīng)用率較高的一種化學(xué)合成型可降解材料，在醫(yī)療行業(yè)被用作骨組織材料和手術(shù)縫合線而被廣泛應(yīng)用。聚乳酸具有良好的生物相容性及加工性能，但是結(jié)晶速率快，斷裂伸長率很低，韌性很差[3]。因此，為了提高化學(xué)合成型可降解材料的應(yīng)用范圍，需要對(duì)其進(jìn)行改性。

1 化學(xué)合成型可降解材料的改性方法

1.1 共聚改性

1.1.1 接枝共聚改性

接枝共聚改性是在化學(xué)合成型可降解聚合物中引入帶支鏈的可降解單體。Homann 等[4]、楊景輝等[5]分別在PBS 中引入含有支鏈的1,3-丙二醇和1,2-己二醇。由于支鏈的接入破壞了PBS 分子鏈的規(guī)整性，使得改性后的PBS 結(jié)晶度降低，降解性能提高，韌性和耐沖擊性得到改善，但是熔點(diǎn)和拉伸強(qiáng)度降低。

1.1.2 嵌段共聚改性

嵌段共聚改性是將兩種或兩種以上化學(xué)合成型可降解聚合物片段進(jìn)行嵌段共聚成含有兩種或兩種以上片段的共聚物。Zheng L 等[6]、黃勇等[7]分別用PBS 鏈段與聚己內(nèi)酯（PCL） 和聚四氫呋喃醚（PTMO） 進(jìn)行嵌段共聚，通過調(diào)節(jié)嵌段片段的比例，可以得到不同性能的可降解聚合物，從而滿足不同的性能要求。

1.1.3 無規(guī)共聚改性

無規(guī)共聚改性是指兩種或兩種以上的化合物單體在熔融狀態(tài)下重新組合成含有這兩種或兩種以上化合物單體的化學(xué)合成型可降解聚合物。趙巍等[8]用含有剛性苯環(huán)的對(duì)苯二甲酸丁二醇酯（PBT） 與聚己內(nèi)酯共聚合成了聚（對(duì)苯二甲酸丁二醇-co-ε-己內(nèi)酯）。隨著PBT 含量的增加，合成的可降解聚合物的熔點(diǎn)和力學(xué)強(qiáng)度顯著增加。

1.2 共混改性

共混改性是指將化學(xué)合成型可降解材料與其他聚合物材料通過雙螺桿擠出機(jī)或者密煉機(jī)等進(jìn)行混合后得到兩種聚合物材料的混合物，從而達(dá)到改善化學(xué)合成型可降解材料的性能。

1.2.1 與天然可降解材料共混

相比化學(xué)合成型可降解材料，天然可降解材料擁有更好的降解性能。如淀粉、木質(zhì)素、殼聚糖等。殼聚糖除了優(yōu)良的降解性能還具有抗菌性。曹安蓉等[9]用殼聚糖（CTS） 與聚己內(nèi)酯（PCL） 共混，得到了一種具有抗菌性能的可降解共混物材料。高俊等[10]以氯化鎂/甘油為復(fù)配劑，將淀粉與聚丁二酸丁二醇酯（PBS） 共混，得到的共混物力學(xué)性能明顯優(yōu)異于淀粉和PBS。

1.2.2 化學(xué)合成型可降解材料之間的共混

化學(xué)合成型可降解材料之間的共混通常是綜合兩種或三種共聚物材料的特點(diǎn)，通過增容劑將共聚物材料混合在一起得到一種綜合性能更優(yōu)異的材料。聚乳酸（PLA） 和聚丁二酸丁二醇酯（PBS） 是兩種常見化學(xué)合成型可降解材料，PLA韌性差，綜合力學(xué)性能優(yōu)異。而PBS 韌性好，力學(xué)強(qiáng)度與通用塑料聚丙烯相接近。朱大勇等[11]以環(huán)氧呋喃樹脂為增溶劑，通過雙螺桿擠出機(jī)將PLA 與PBS 進(jìn)行熔融共混得到了綜合力學(xué)強(qiáng)度均優(yōu)異于PLA 和PBS 的共混物。

1.2.3 與無機(jī)納米粒子共混

周志斌等[12]用SiO2填充改性PLA/PBAT 復(fù)合材料。與純PLA/PBAT 相比，改性后的復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度得到顯著提高。

2 展望

化學(xué)合成型可降解材料可根據(jù)需求進(jìn)行化學(xué)設(shè)計(jì)合成。因此，近年來，化學(xué)合成型可降解材料的研究和應(yīng)用頻率逐年增高，它的研究應(yīng)用一定程度上緩解了環(huán)保矛盾。近年來，研究者們開始青睞于用納米金屬氧化物改性化學(xué)合成型可降解材料。納米金屬氧化物的加入可以有效地改善聚合物的力學(xué)性能，提高聚合物的光澤度。Kokkarachedu Varaprasad 等[13]用納米金屬氧化物改性聚對(duì)苯二甲酸聚己內(nèi)酯共聚物，得到了聚對(duì)苯二甲酸聚己內(nèi)酯基金屬氧化物薄膜。改性后的薄膜拉伸強(qiáng)度和彈性模量提高，而且色澤光亮。有望于在包裝領(lǐng)域生產(chǎn)化。這種改性方法研究較少，具有很寬的研究前景。