徐歡，柯律，唐夢珂，尚涵，徐文軒，張子林，付亞男，韓廣東，崔金聲，楊皓然，高杰峰，張生輝，何新建

（1.中國礦業(yè)大學(xué)材料與物理學(xué)院,徐州 221116；2.濟(jì)寧浩珂科技有限公司,濟(jì)寧 272100；3.鄭州輕工業(yè)大學(xué)材料與化學(xué)工程學(xué)院,河南省表界面科學(xué)重點(diǎn)實驗室,鄭州 450002；4.揚(yáng)州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,揚(yáng)州 225200；5.中國礦業(yè)大學(xué)安全學(xué)院,徐州 221116）

由于良好的力學(xué)強(qiáng)度和優(yōu)異的生物相容性等顯著特點(diǎn)，聚乳酸（PLA）被學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界認(rèn)為是最具應(yīng)用前景的可降解包裝材料，尤其是在直接接觸食品和藥品的包裝領(lǐng)域［1］.然而，PLA力學(xué)延展性較差、抗沖強(qiáng)度較低、氣體阻隔性較差（尤其是在高濕高熱使用環(huán)境下），這些不足在很大程度上成為其無法充分滿足應(yīng)用需求的性能瓶頸［2，3］.引入納米粒子（如常用的碳納米管或石墨烯）是提高PLA綜合性能的有效方式［4］，但有可能會損害PLA的可降解性或生物相容性，導(dǎo)致復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域受限［5］.

作為一種天然的片層狀硅酸鹽，蒙脫土（MMT）具有突出的表面活性（比表面積約為800 m2/g）、較大的片層徑向尺寸（100～1000 nm）［6］及優(yōu)異的生物相容性［7］，已被廣泛用于增強(qiáng)高分子復(fù)合材料［8，9］.在通過超臨界流體發(fā)泡成型聚丙烯時，Okamoto等［10］發(fā)現(xiàn)，均勻引入的MMT在泡孔薄壁內(nèi)進(jìn)行取向排列，并可顯著提高聚丙烯泡沫制品的壓縮模量.類似地，Park等［11］也證實，超臨界流體發(fā)泡成型方法提供的剪切作用可以促進(jìn)MMT剝離和取向，提高泡孔密度和發(fā)泡倍率，進(jìn)而顯著提升PLA基體的結(jié)晶速率.Ren等［12］發(fā)現(xiàn)，在吹塑成型的聚丙烯薄膜制品中添加5%～8%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的MMT能夠大幅提高薄膜的綜合力學(xué)性能，特別是垂直方向的斷裂伸長率（可由初始的170%提高至539%）.

鑒于MMT的特殊片層狀結(jié)構(gòu)，將其應(yīng)用于PLA復(fù)合材料并實現(xiàn)高性能化的關(guān)鍵是，如何有效調(diào)控MMT的分散形態(tài)（包括剝離程度和有排列等）及其與基體界面相互作用.為此，眾多學(xué)者通常從兩方面進(jìn)行考慮：（1）對MMT進(jìn)行表面改性以提高其與基體的親和性，并削弱片層間作用力；（2）控制復(fù)合材料的加工成型條件，強(qiáng)化拉伸/剪切流場以促進(jìn)MMT剝離和分散.為增強(qiáng)MMT與PLA基體的界面結(jié)合力，Alves等［13］對MMT進(jìn)行了不同的官能化改性和復(fù)配添加，以改善MMT分散程度和致密排列，發(fā)現(xiàn)其對復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性和阻燃性能貢獻(xiàn)顯著.另外，Beckham等［14］采用雙軸取向拉伸成型MMT填充聚丙烯薄膜發(fā)現(xiàn)，獲得剝離分散MMT的條件較苛刻：恒定填充量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為5%和應(yīng)變速率為16 s-1時，僅在拉伸應(yīng)變達(dá)到3.5以上（λ＞3.5）才能形成良好取向且充分剝離的MMT.

針對常規(guī)加工方法，尤其是可規(guī)?；苽浞椒?，難以在高分子基體中有效剝離MMT并控制其分散形態(tài)的共性難題，本文提出利用液相剪切法將MMT高效剝離為納米片結(jié)構(gòu)（MMT nanosheets，MNSs），這也提供了直接在PLA溶液中原位引入MNSs的有效途徑，隨后通過簡單的刮刀涂覆法（Blade coating）制備一系列添加量（2%，5%和10%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的MNS改性PLA全降解型納米復(fù)合薄膜.研究了MMT在液相剪切剝離過程中的結(jié)構(gòu)演變、MNSs在納米復(fù)合薄膜中分散相形態(tài)以及納米復(fù)合薄膜的力學(xué)性能和氣體阻隔性，探討了MNS對PLA結(jié)晶形態(tài)和制品性能的調(diào)控機(jī)制.

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

聚乳酸（PLA），乳白色顆粒狀，工業(yè)級，牌號LX175，光學(xué)純度96%，道達(dá)爾-柯碧恩聚乳酸（泰國）有限公司；高純度蒙脫土（MMT），牌號DK1，浙江豐虹新材料股份有限公司；二氯甲烷，分析純，上海麥克林試劑有限公司；去離子水，南京維奧化工有限公司.

GXR型循環(huán)剪切均質(zhì)機(jī)（Cyclic shear homogenizer，CSH），無錫智彤緣豐科技有限公司；HT7700型透射電子顯微鏡（TEM），日本Hitachi公司；D8-ADVANCE型X射線衍射分析儀（XRD），德國Bruker公司，CuKα射線，λ=0.154 nm，掃描速率8°/min；S4800型掃描電子顯微鏡（SEM），日本Hitachi公司，加速電壓20 kV；同步輻射二維X射線衍射儀（2D WAXD），上海同步輻射光源實驗室BL15U1線站，配備SX165型微焦距CCD探測器，射線波長0.124 nm，樣品距探測器164.5 mm；Model5944型靜態(tài)拉伸試驗機(jī)，美國Instron公司，搭配500 N的載荷傳感器，與Bluehill軟件配套使用；Oxtran 2/21 ML型氧氣透過率測試儀，美國Mocon公司，測試時采用圓片形樣品，面積為50 cm2，厚度為80 μm.

1.2 實驗過程

1.2.1 液相剪切法制備蒙脫土納米片將蒙脫土和二氯甲烷攪拌均勻后加入循環(huán)剪切均質(zhì)機(jī)中，流量設(shè)置為5 L/min，轉(zhuǎn)速為10000 r/min，進(jìn)行循環(huán)剪切20 min，使蒙脫土充分剝離為少層/寡層納米片（MMT nanosheets，MNSs）.圖1（A）和（B）分別展示了CSH的剖面圖和結(jié)構(gòu)示意圖，其工作原理是通過高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子迫使液流和定子之間形成強(qiáng)剪切流場［圖1（C）］.通過有限元模擬分析表明，在本文設(shè)置的實驗條件下，流體可以在腔內(nèi)形成超高壓（50 kPa）和接近10000 s-1的超高剪切速率［圖1（D）～（F）］，因而有利于將MMT充分剝離為MNSs結(jié)構(gòu).

Fig.1 Schematic diagrams of the CSH apparatus(A,B),digital photos of the rotator and stator(C),schematic images describing the distribution of pressure field(D,in kPa),flow rate field(E,in m/s)and shear rate field(F,in s-1)in the CSH operating at a rotation speed of 10000 r/min and a flux of 5 L/min and schematic illustration for preparation of MNS-modified PLA composites by using the blade coating technique(G)The inset diagram of（G）shows the MNSs with good exfoliation and alignment potentially induced the ordering and crystallization of PLA.

1.2.2 液相剪切法制備MNS改性PLA混合液在保持循環(huán)剪切模式下，向CSH中加入溶解PLA的二氯甲烷溶液（PLA濃度為100 g/L），然后加入1.2.1節(jié)中制備的MNSs溶液，調(diào)節(jié)兩者質(zhì)量比，使MNSs質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在2%，5%和10%，再進(jìn)行循環(huán)剪切30 min后，制得原位剝離MNS改性PLA混合溶液.

1.2.3 原位剝離MNS改性PLA復(fù)合薄膜的制備如圖1（G）所示，采用刮刀涂覆法，用鋼制刮刀將上述混合溶液均勻涂覆在表面光潔的玻璃模具表面，在60℃處理5 min烘干大部分溶劑，然后再用刮刀涂覆混合溶液，如此反復(fù)20次，最后在80℃干燥6 h制得厚度約為80 μm的復(fù)合薄膜.依據(jù)MNSs的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，將復(fù)合薄膜依次命名為PLA/MNS2，PLA/MNS5和PLA/MNS10.同時，將純PLA進(jìn)行相同步驟處理獲得對比薄膜樣品（Pure PLA）；為了明確液相剪切剝離作用的機(jī)理，在常規(guī)的機(jī)械攪拌狀態(tài)下，向PLA的二氯甲烷溶液中加入經(jīng)過30 min超聲分散的MMT至10%填充含量，再采用相同的刮刀涂覆方法成型復(fù)合薄膜樣品，命名為PLA/MMT10.

2 結(jié)果與討論

2.1 液相剪切法制備MNSs的結(jié)構(gòu)與形態(tài)

作為一種典型的層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽，MMT片層徑向尺寸較大（100～1000 nm），比表面積較高（約800 m2/g），層間存在較強(qiáng)的相互作用［6］.由圖2（A）可見，未經(jīng)處理的MMT片層較厚，緊密聚集成微米級團(tuán)聚體，徑向尺寸為2～5 μm.在循環(huán)剪切均質(zhì)機(jī)提供的強(qiáng)剪切流場作用下，MMT片層邊緣會被扭曲翻轉(zhuǎn)，強(qiáng)流動溶劑分子逐步進(jìn)入后，片層間距不斷增大，撐開整個片層，為更多溶劑分子進(jìn)入片層提供空間，從而逐漸提高剝離程度，直至形成納米片結(jié)構(gòu).利用TEM直接觀察發(fā)現(xiàn)［圖2（B）和（C）］，與初始MMT相比，液相剪切制備的MNSs呈現(xiàn)更低的徑向尺寸（1～2 μm），而納米片邊緣存在典型的卷曲結(jié)構(gòu)，這也進(jìn)一步證實了剪切流場作用機(jī)理.

Fig.2 TEM micrographs of MMT(A)and MNSs(B,C)

根據(jù)MMT的（001）晶面衍射峰位置（圖3，2θ=5.30°），推算其片層間距為1.67 nm［15］.而MNSs的衍射峰位置明顯向左偏移至2θ=3.01°，與之對應(yīng)的片層間距為2.93 nm.可見，本文采用的液相剪切法能夠顯著增大MMT片層間距，從而制得充分剝離的納米片結(jié)構(gòu).

穩(wěn)定控制MMT的片層間距和片層排列方式是充分利用其優(yōu)異性能的前提，也一直是眾多學(xué)者的關(guān)注重點(diǎn)和研究對象.Sun等［16］采用旋轉(zhuǎn)涂覆法將MMT剪切剝離后均勻涂覆在聚酯薄膜表面，但存在制備效率低和樣品面積小等不足.近期，為提高樣品制備效率，該研究小組將涂覆方法改進(jìn)為更快速的刮刀涂覆，但結(jié)果表明其對MMT片層間距的控制效率較低，且難以通過改變刮涂速度來調(diào)節(jié)片層間距［17］.與已有研究報道不同，本文采用的技術(shù)路線不僅能有效控制納米片結(jié)構(gòu)，且更易于實現(xiàn)規(guī)?；苽?

Fig.3 XRD patterns of MMT and MNSs manifesting the interlayer distance

2.2 復(fù)合材料中MNSs的分散與界面形態(tài)

在證實通過液相剪切法可以將MMT高效剝離為MNSs后，能否在此過程中將剝離的MNSs可控引入PLA基體是實現(xiàn)復(fù)合材料高性能化的關(guān)鍵.作為對比研究，本文采用常規(guī)的超聲分散-機(jī)械攪拌混合法將MMT與PLA混合，再通過刮刀涂覆方法制備了PLA/MMT10復(fù)合薄膜.由圖4（A）和（B）可見，常規(guī)混合方法制備的PLA復(fù)合材料中MMT團(tuán)聚嚴(yán)重，且團(tuán)聚的MMT與基體之間親和性較差，從而聚集成了較多的大尺寸團(tuán)聚體.與此形成鮮明對比的是，原位剝離MNS改性PLA復(fù)合材料中仍能觀察到納米片在PLA基體中呈現(xiàn)良好的剝離狀態(tài)，且納米片之間沒有發(fā)現(xiàn)明顯的團(tuán)聚體［圖4（C）和（D）］.

Fig.4 SEM observations of cross-section morphology for normal PLA/MMT10 composites loaded with 10%(mass fraction)MMT(A,B)and the as-prepared PLA/MNS10 film(C,D)The PLA matrix in the composite films was gently etched by alkaline solution to expose the MNSs adequately.

Fig.5 XRD patterns of PLA/MNS2,PLA/MNS5 and PLA/MNS10

XRD測試結(jié)果（圖5）表明，隨著MNSs質(zhì)量分?jǐn)?shù)由2%逐步增加至5%和10%，復(fù)合材料中納米片的層間距也從3.11 nm減小為2.49和2.45 nm.這一規(guī)律與Ren等［18］在熔體加工成型MMT增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料中觀察到的結(jié)果類似，主要是由于納米片含量增加造成了一定程度的片層堆積.盡管如此，在填料含量最高的PLA/MNS10復(fù)合薄膜中，其層間距（2.45 nm）也遠(yuǎn)高于初始的MMT粉體（1.67 nm），體現(xiàn)了本文所采用技術(shù)路線對復(fù)合材料中納米片層結(jié)構(gòu)的良好控制.

為充分展現(xiàn)MNSs納米片在PLA基體中的分散形態(tài)，揭示MNSs與PLA基體間相互作用，對PLA/MNS10復(fù)合薄膜表面的納米片形態(tài)進(jìn)行了SEM觀察（圖6）.由圖6（A）和（B）可見，MNSs納米片在PLA基體中得到了充分伸展，且表面存在豐富的褶皺結(jié)構(gòu)，證實其為充分剝離的結(jié)構(gòu).這些豐富的褶皺結(jié)構(gòu)有利于增強(qiáng)MNSs對PLA分子鏈的錨定作用，提高復(fù)合材料的界面相互作用［12］.而在MNSs納米片邊緣的大量的鋸齒狀結(jié)構(gòu)［圖6（C）和（D）］進(jìn)一步增強(qiáng)了其對PLA分子鏈的錨定機(jī)制，也有助提升界面相互作用（主要是以物理鍵合形式存在的范德華力和氫鍵結(jié)合）［18］.在前期對氧化石墨烯納米片誘導(dǎo)聚乳酸立構(gòu)復(fù)合晶形成機(jī)理的研究中［19，20］發(fā)現(xiàn)，氧化石墨烯納米片邊緣存在大量鋸齒和卷曲.這些結(jié)構(gòu)特征使得氧化石墨烯納米片更易于錨定立構(gòu)復(fù)合的聚乳酸分子鏈，并優(yōu)先誘導(dǎo)立構(gòu)復(fù)合晶的形成，這體現(xiàn)了其它納米填料（零維富勒烯或一維碳納米管）所不具備的獨(dú)特優(yōu)勢［21］.從本文結(jié)果可知，采用液相剪切剝離并原位引入MNSs納米片的方法可以在較高填料含量下（如10%）仍有效控制復(fù)合材料的分散形態(tài)和界面形態(tài).

Fig.6 SEM observations of surface morphology for the as-prepared PLA/MNS10 film with low(A,B)and high(C,D)magnificationsThe composite film was gently etched by alkaline solution to observe the MNSs clearly.The images（C，D）present the local observation in（B）.

2.3 MNS對PLA結(jié)晶形態(tài)的影響

Fig.7 2D-WAXD patterns(A—D)and diffraction intensity profiles(E)of pure PLA(A,a),PLA/MNS2(B,b),PLA/MNS5(C,c)and PLA/MNS10(D,d)and the plots of crystallinity as a function of MNS content(F)The arrows in（B）point to the diffraction arcs indicating the formation of oriented PLA crystals induced by the wellexfoliated MNSs.

由于MNSs在復(fù)合薄膜中獲得了充分剝離的納米片結(jié)構(gòu)，且與基體存在較強(qiáng)相互作用，因而預(yù)期對PLA結(jié)晶形態(tài)會有顯著調(diào)控作用.通過同步輻射2D-WAXD測試［圖7（A）～（D）］，研究了復(fù)合薄膜中PLA結(jié)晶形態(tài)隨MNS含量的演變關(guān)系.在未引入MNSs的Pure PLA薄膜樣品中，只能觀察到彌散衍射環(huán)圖樣［圖7（A）］，證實其基本為非晶態(tài)，這主要是由于聚乳酸材料的自身結(jié)晶能力較差［22］.在含有MNSs的復(fù)合薄膜樣品中，能明顯觀察到由大量PLA晶體結(jié)構(gòu)引起的衍射弧/環(huán)圖樣［圖7（B）～（D）］，表明充分剝離的MNSs具有極高的表面活性與異相成核能力，在非適宜結(jié)晶溫度區(qū)間（60～80℃）仍能明顯促進(jìn)PLA成核與結(jié)晶.由于MNSs在復(fù)合材料中規(guī)整地取向排列［圖4（D）］，甚至在PLA/MNS2中誘導(dǎo)形成的PLA晶體也具有較高的取向度［圖7（B）］.一般地，通過熔體加工成型含MMT的復(fù)合材料時，只有在超過臨界應(yīng)變速率的拉伸/剪切流場下才能觀察到明顯取向的晶體結(jié)構(gòu)［23］.隨著MNSs含量增加，納米片自身逐漸產(chǎn)生層間堆積，進(jìn)而在一定程度上削弱了MNSs誘導(dǎo)PLA晶體的取向度［圖7（C）和（D）］.由2D-WAXD衍射圖樣提取的衍射強(qiáng)度曲線［圖7（E）］表明，MNS改性PLA復(fù)合材料在2θ=15.9°，16.7°和19.0°處均能觀察到明顯的特征衍射峰，依次歸屬于PLA的（010），（200）/（110）和（203）晶面［24］.由此可見，MNS誘導(dǎo)的PLA晶體結(jié)構(gòu)較完善，引發(fā)較完整的特征衍射峰［25，26］.對衍射強(qiáng)度曲線進(jìn)行擬合，計算得到相對結(jié)晶度，結(jié)果如圖7（F）所示.Pure PLA樣品結(jié)晶度極低（1.6%），加入MNSs可以顯著提高PLA結(jié)晶度，且與填料含量呈較大相關(guān)性，最高升至PLA/MNS10的25.1%，明顯獲得了優(yōu)于常規(guī)納米填料對PLA結(jié)晶形態(tài)的改善作用［27，28］.

2.4 MNS改性PLA復(fù)合材料的力學(xué)性能

結(jié)合MNSs分散形態(tài)和PLA結(jié)晶形態(tài)，預(yù)期原位剝離的MNSs對復(fù)合材料的力學(xué)性能有明顯改善.本文通過靜態(tài)拉伸測試評價MNS改性PLA的力學(xué)性能（圖8）.從應(yīng)力-應(yīng)變曲線［圖8（A）］可以直接看出，Pure PLA表現(xiàn)出典型的脆性斷裂機(jī)制，在達(dá)到屈服點(diǎn)后（34.1 MPa），隨即以6.7%的形變量發(fā)生斷裂［圖8（B）～（D）］.在已有報道中，PLA材料也往往呈現(xiàn)脆性斷裂行為，這主要是受其分子鏈剛性大、鏈段運(yùn)動能力弱以及結(jié)晶形態(tài)難控制的影響［29，30］.

Fig.8 Tensile behavior(A),tensile stress(B),elastic modulus(C)and elongation at break(D)of MNS-modified PLA composites

在引入MNSs后，PLA復(fù)合薄膜的拉伸行為發(fā)生了很大轉(zhuǎn)變.PLA/MNS2和PLA/MNS5在拉伸過程中均產(chǎn)生了大量的塑性形變，在屈服點(diǎn)過后，引發(fā)了應(yīng)變硬化機(jī)制，最終斷裂強(qiáng)度（59.5和71.7 MPa）和斷裂伸長率（84.4%和31.9%）較Pure PLA成倍增長［圖8（A）和（B）］.這表明充分剝離且良好取向的MNSs大幅強(qiáng)化了復(fù)合材料的形變抵抗能力，而納米片與PLA分子鏈之間的強(qiáng)相互作用賦予了塑性形變所需的能量耗散機(jī)制［31］.隨著納米片含量繼續(xù)增至10%，復(fù)合薄膜的延展性明顯降低（斷裂伸長率27.6%），但是斷裂強(qiáng)度和彈性模量急劇增加到了最高值（75.2和4598 MPa），與Pure PLA相比，增幅分別高達(dá)121%和130%［圖8（B）和（C）］.這主要是由于大量的納米片提供了強(qiáng)化高彈形變機(jī)制，且很可能與錨定的PLA分子鏈產(chǎn)生顯著的協(xié)同作用，沿拉伸方向共同伸直取向并最終貢獻(xiàn)于彈性模量的大幅增長.

2.5 MNS改性PLA復(fù)合材料的阻氧性能

在復(fù)合材料中引入的二維納米片可以被看作是具有低滲透率的“納米組隔墻”，會極大增加氣體分子的滲透路徑，從而顯著提高復(fù)合材料的氣體阻隔性［32］.這一經(jīng)典阻隔機(jī)理在本文也得到驗證.通過測試復(fù)合薄膜的氧氣滲透率（PO2）發(fā)現(xiàn)，引入MNSs對PLA的氧氣阻隔性有指數(shù)級提升［圖9（A）］.從具體數(shù)值來看，Pure PLA的PO2最高，為34.45×10-5cm3·mm·m-2·d-1·Pa-1，這也往往成為PLA應(yīng)用于包裝材料的主要缺陷之一［33，34］.隨著MNSs含量增加，復(fù)合薄膜的PO2值逐漸降低，并在PLA/MNS10取得最低值（0.81×10-5cm3·mm·m-2·d-1·Pa-1），較Pure PLA的降幅達(dá)97.7%.為突出這一性能與現(xiàn)有報道的優(yōu)勢，比較研究了PLA復(fù)合材料PO2降幅隨填料含量的演變關(guān)系［圖9（B）］，包括較常用的氧化石墨烯（GO）［35，36］、成核劑（TMC-328）［37］、石墨烯（Graphene）［36］和蒙脫土（C16-MMT）［38］.顯然，原位引入MNSs對PLA復(fù)合材料氧氣阻隔性的改善作用遠(yuǎn)高于常規(guī)添加MMT體系，且超過了石墨烯或氧化石墨烯填充PLA體系.

值得注意的是，MNSs具有良好的生物相容性，不損害PLA的可降解性［7］，而這是石墨烯及其衍生物所不具備的.推測MNSs對提升PLA氣體阻隔性能的潛在機(jī)制主要有：（1）充分剝離且伸展的MNSs充當(dāng)密集的“納米組隔墻”而延長氣體分子滲透路徑［39，40］；（2）MNS誘導(dǎo)形成的大量PLA晶體能夠降低氣體分子滲透率［41］；（3）納米片與PLA分子鏈之間存在較強(qiáng)的錨定作用，有助于減少氣體分子在非晶區(qū)的滲透［42］.

Fig.9 Plots of PO2 demonstrating the declined oxygen permeation by the well-exfoliated MNSs(A)and comparison of percentage decline of PO2 between this work and other PLA composites(B)The percentage decline is defined as the decrease in PO2 to the initial value of pristine matrix.a.PLA/GO［35］；b.PLA/TMC-328［37］；c.PLA/GO［36］；d.PLA/graphene［36］；e.PLA/C16-MMT［38］.

3 結(jié)論

通過CSH提供的超高壓力（50 kPa）和超高剪切速率（接近10000 s-1），將MMT在PLA溶液中原位剝離為MNSs，結(jié)合刮刀涂覆法，制備了MNSs含量分別為2%，5%和10%的全降解納米復(fù)合薄膜.在復(fù)合薄膜中，MNSs納米片層間距為3.11～2.45 nm，并與PLA基體形成較強(qiáng)的界面相互作用，獲得了較高的剝離程度和良好的取向排列.在此特殊結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)下，PLA成核與結(jié)晶能力大幅提升（結(jié)晶度由Pure PLA的1.6%升至18.6%～25.1%），在PLA/MNS2復(fù)合薄膜中甚至形成了較高取向度的晶體結(jié)構(gòu).更有意義的是，MNS改性PLA復(fù)合薄膜的力學(xué)性能和阻氧性能得到了全面提升.相比于Pure PLA薄膜較低的斷裂強(qiáng)度和伸長率（34.1 MPa和6.7%），PLA/MNS2和PLA/MNS5的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長率均取得了成倍增長，分別達(dá)到了59.5 MPa和71.7 MPa，以及84.4%和31.9%；而斷裂強(qiáng)度和彈性模量在PLA/MNS10中增加到了最高值（75.2 MPa和4598 MPa），較Pure PLA的增幅分別高達(dá)121%和130%.引入MNSs對復(fù)合薄膜的氧氣阻隔性有指數(shù)級提升，最為突出的是，PLA/MNS10的PO2值僅為34.45×10-5cm3·mm·m-2·d-1·Pa-1，較Pure PLA的降幅達(dá)97.7%，遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的MMT填充PLA復(fù)合材料.