聚乳酸增強(qiáng)增韌的研究進(jìn)展

單夢(mèng)瑤，楊 操，張世科，王格格，王向紅，李 輝，劉文濤，劉旭影，陳金周

（鄭州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，河南鄭州 450001）

聚乳酸(PLA)是一種可生物降解的脂肪族熱塑性聚酯材料，來源于可再生植物資源。PLA 與其它可生物降解的聚合物相比，具有良好的加工性能，可用作石油基聚合物的替代品，因此受到了廣泛關(guān)注。但是PLA 仍有許多缺點(diǎn)，限制了它在某些領(lǐng)域的應(yīng)用，主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：(1)力學(xué)性能：PLA 是硬而脆的高分子材料，拉伸強(qiáng)度較高，而斷裂伸長(zhǎng)率和抗沖擊性能較低；(2)加工性能：PLA 熱穩(wěn)定性差，易高溫降解，且結(jié)晶速度慢，熔體強(qiáng)度低；(3)生產(chǎn)成本較高：PLA 聚合工藝中的能量消耗和丙交酯的成本導(dǎo)致PLA 的生產(chǎn)成本要比通用塑料高得多，為其推廣應(yīng)用帶來困難[1,2]。

因此，為了解決上述問題，擴(kuò)大PLA 的應(yīng)用范圍，人們進(jìn)行了許多改性研究。其中以改善PLA 的力學(xué)性能、提高聚乳酸的強(qiáng)度與韌性為主。本文從PLA 增強(qiáng)增韌的機(jī)理、方法、PLA 基復(fù)合材料及其應(yīng)用方面，介紹了當(dāng)前PLA 增強(qiáng)增韌的研究進(jìn)展[3]。結(jié)合本課題組的PLA 改性研究工作，本文綜述了近年來聚乳酸增強(qiáng)增韌方面的探索，并針對(duì)高性能化與功能化的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)其未來的發(fā)展方向做出了展望。

1 聚乳酸增強(qiáng)增韌的機(jī)理和方法

為了克服PLA 材料強(qiáng)度韌性低、熱穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，增強(qiáng)PLA 的力學(xué)性能和加工性能，以及降低其成本，研究者開展了大量的工作。本節(jié)主要介紹聚乳酸增強(qiáng)增韌的機(jī)理和方法。

1.1 聚乳酸增強(qiáng)增韌的機(jī)理

目前聚合物增韌通常通過加入橡膠類彈性體制備成聚合物/彈性體二相或聚合物/彈性體/填料多相復(fù)合材料，但是橡膠類彈性體具有低模量、低強(qiáng)度的特點(diǎn)，其作為增韌劑加入會(huì)降低材料的剛性。因此，通過引入剛性粒子或者將剛性粒子與彈性體結(jié)合共同增韌，如形成“核-殼”結(jié)構(gòu)聚合物，可以實(shí)現(xiàn)聚合物的增強(qiáng)增韌。在此基礎(chǔ)上，PLA 增強(qiáng)增韌的機(jī)理主要包括橡膠類彈性體增韌、剛性粒子增強(qiáng)增韌、“核-殼”結(jié)構(gòu)聚合物增強(qiáng)增韌等。

(1)橡膠類彈性體增韌：橡膠類彈性體增韌聚合物試樣受到外力作用時(shí)，橡膠受壓開始變形并拉伸，可以把部分向下的沖擊應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)橄蛩闹艿睦?，以抵抗向外擴(kuò)展的膨脹力，從而增強(qiáng)內(nèi)聚能，提高材料的韌性[4]。一般情況下，加入傳統(tǒng)的增韌改性劑后，聚合物的韌性會(huì)大幅度提高，但與此同時(shí)，材料的模量、拉伸強(qiáng)度和耐溫性等會(huì)明顯降低，具有“增韌不增強(qiáng)”的缺陷[5]。

(2)剛性粒子增強(qiáng)增韌：剛性粒子增韌聚合物能顯著改善橡膠增韌改性劑增韌不增強(qiáng)的缺陷，不僅能夠提高材料的韌性，還能改善其模量、強(qiáng)度、耐熱性、加工流變性等，具有增韌增強(qiáng)的復(fù)合效果。主要分為剛性有機(jī)粒子填充聚合物、剛性無機(jī)粒子填充聚合物和剛性粒子與彈性粒子混合填充增韌。其中，剛性有機(jī)粒子作為分散相，在超過某一特定靜壓強(qiáng)時(shí)，易發(fā)生從脆性變形到韌性變形的轉(zhuǎn)變，從而產(chǎn)生類似于玻璃態(tài)聚合物發(fā)生的屈服冷拉現(xiàn)象，或引起基體屈服，在形變過程中吸收能量，從而提高材料的韌性[6]。

(3)“核-殼”結(jié)構(gòu)聚合物增強(qiáng)增韌：“核-殼”結(jié)構(gòu)聚合物主要包括“軟核-硬殼”型和“硬核-軟殼”型結(jié)構(gòu)，大部分認(rèn)為“核-殼”結(jié)構(gòu)聚合物增韌的原因是橡膠粒子空穴化誘導(dǎo)基體產(chǎn)生大量的銀紋和剪切帶，在變形過程中吸收沖擊能[7]。具有“核-殼”結(jié)構(gòu)的聚合物復(fù)合材料兼具核聚合物和殼聚合物的優(yōu)點(diǎn)，由于協(xié)同效應(yīng)還可能產(chǎn)生新的性能，因此一直以來是人們研究的熱點(diǎn)。

1.2 聚乳酸增強(qiáng)增韌的方法

1.2.1 化學(xué)改性法：化學(xué)改性法主要通過分子設(shè)計(jì)，將乳酸或PLA 低聚物與其它聚合物共聚，或?qū)LA 與含有活性官能團(tuán)的物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，以改善其力學(xué)性能和降解速度等，PLA 的化學(xué)改性方法主要有以下3 種[8]。

(1)共聚改性：PLA 共聚改性是指將具有特殊功能的基團(tuán)引入到分子鏈中對(duì)其進(jìn)行改性，以達(dá)到改善其脆性、疏水性及降解速度等的目的。已有研究將PLA 與一系列聚酯和其它單體共聚，其中包括乳酸與其他單體縮聚產(chǎn)生低分子量共聚物，丙交酯與環(huán)狀單體開環(huán)共聚產(chǎn)生共聚物[9]。

(2)交聯(lián)改性：PLA 交聯(lián)改性也是改善其力學(xué)性能的一種有效方法。Tesfaye 等[10]通過加入少量自由基引發(fā)劑，制備出接枝鏈狀納米絲素蛋白支化交聯(lián)聚乳酸，顯著改善了其流變性和熱性能。此外，采用動(dòng)態(tài)硫化也能獲得高韌性的聚乳酸，陳金周課題組使用檸檬酸、衣康酸、多元醇等，采用熔融縮聚法和共混法制備了生物可降解聚酯彈性體/聚丙交酯(PLLA)復(fù)合材料[11]，其韌性得到顯著改善。

(3)表面化學(xué)改性：PLA 表面化學(xué)改性主要通過改變PLA 表面的成分組織或加入改性劑改善其表面性能，從而提高PLA 與其它材料之間的相容性。Jamaluddin 等[12]在PLA 中加入纖維素納米纖維(CNF)作為填料，將纖維素的羥基改性為乙?；鶑亩淖兤渑cPLA 的相容性，當(dāng)添加1%的乙?；w維填料時(shí)，純PLA 薄膜的拉伸強(qiáng)度提高了25%。

1.2.2 物理改性法：PLA 物理改性主要是通過物理方法改善其性能，主要方法有共混改性、增塑劑改性和填充改性[13]。其中，PLA 的填充改性是通過物理共混的方法，在PLA 中加入有機(jī)或無機(jī)填料，可歸于共混改性中[14]。

(1)共混改性；共混改性是指采用物理共混的方法，將2 種或者2 種以上的聚合物進(jìn)行混合，目的是通過各組分性能的復(fù)合來滿足使用要求，是目前最常用的改性方法之一。陳金周課題組通過母料法和熔融復(fù)合法制備了PLA/功能化石墨烯(f-GO)納米復(fù)合材料，并在PLA 中引入0.2%的f-GO，所得材料在強(qiáng)度基本保持的情況下，斷裂伸長(zhǎng)率提高了30倍以上，拉伸韌性提高了10 倍以上[15]。

(2)增塑劑改性；增塑劑改性是指在PLA 中加入各種含有不同相對(duì)分子質(zhì)量、極性和官能團(tuán)的增塑劑，以降低其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，提高韌性，并改善加工性能。本課題組研究了幾種植物油基增塑劑[16]，如環(huán)氧大豆油(ESO)、乙?；p甘油脂肪酸酯等，這幾種增塑劑均可有效改善PLA 的韌性。

2 聚乳酸基復(fù)合材料

通過上述方法對(duì)PLA 進(jìn)行改性，可得到一系列高強(qiáng)度高韌性的聚乳酸共混物。依據(jù)共混物材料種類的不同，將PLA 共混物體系分為PLA/生物降解型復(fù)合材料、PLA/非生物降解型復(fù)合材料和PLA/其他復(fù)合材料[14]。

2.1 聚乳酸/生物降解型復(fù)合材料

2.1.1 聚乳酸/淀粉復(fù)合材料：天然淀粉的加入可以降低聚乳酸基復(fù)合材料的成本并提高其韌性和生物降解性。早期制備PLA/淀粉復(fù)合材料時(shí)發(fā)現(xiàn)，含量在10%以內(nèi)的淀粉可用作填料來增加產(chǎn)品的強(qiáng)度。通過添加各種增塑劑和添加劑，原淀粉由半結(jié)晶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成均勻的無定形結(jié)構(gòu)，被稱為熱塑性淀粉(TPS)。研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)甘油增塑的TPS/PLA 復(fù)合材料的柔韌性和延展性增加，但力學(xué)性能變差。Huneault 等[17]研究了山梨醇的用量對(duì)含27%，42%和60%TPS 的PLA/TPS 共混物性能的影響，證明山梨醇的加入降低了界面張力和分散相(TPS)的聚結(jié)，所

得共混物的拉伸強(qiáng)度接近純聚乳酸(65 MPa)，高于加入甘油的共混物(30 MPa)(Fig.1(a))。

2.1.2 聚乳酸/蛋白質(zhì)復(fù)合材料：蛋白質(zhì)是天然高分子材料，來源豐富，可用于增強(qiáng)聚乳酸材料的生物降解性。目前已有多種蛋白質(zhì)基材料與聚乳酸共混制成容器包裝膜，如大豆分離蛋白(SPI)和大豆?jié)饪s蛋白(SPC)。研究表明，在共混中需要加入增容劑以克服PLA 和SPC 之間較差的界面黏附性。Zhu等[18]將聚乳酸-聚甲基丙烯酸甲酯(PLA-g-MA)用作PLA 和SPC 共混物的增容劑，F(xiàn)ig.1(b)顯示了不相容和相容PLA-g-MA 共混物的拉伸性能和SEM 圖像，結(jié)果表明，增容劑可以改善復(fù)合材料中SPC 的高溫塑性，并增強(qiáng)分散性，使得增容共混物的力學(xué)性能提高。

Fig. 1 Effect of (a) sorbitol and glycerol[17], (b) PLA-g-MA[18] on morphology and tensile strength of PLA blends

2.1.3 聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯復(fù)合材料：聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是一種可生物降解的脂肪族共聚酯，具有良好的熔體加工性、生物降解性和耐熱性，可用于改善PLA 的熔體加工性和延展性。通過研究PLA/PBS 共混物的流變、力學(xué)和形態(tài)學(xué)性質(zhì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)PBS 質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于20%時(shí)，共混物表現(xiàn)出高度相容性，但其拉伸強(qiáng)度較低、延展性較差。Zhang等[19]將PLA/PBS 和聚(3-羥基丁酸-co-3-羥基戊酸鹽)(PHBV)形成“核-殼”結(jié)構(gòu)型共混物，在韌性提高的同時(shí)強(qiáng)度不會(huì)降低。加入增容劑如賴氨酸三異氰酸酯也能改善PLA/PBS 共混物的力學(xué)性能。

2.1.4 聚乳酸/聚對(duì)苯二甲酸-己二酸丁二醇酯復(fù)合材料：聚對(duì)苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)是一種完全可生物降解的脂肪族共聚酯，具有高韌性和快速生物降解性，研究發(fā)現(xiàn)，PLA 與少量PBAT 共混可以在不影響強(qiáng)度的情況下提高其延展性。隨著PBAT 的加入，PLA 的斷裂模式從完全脆性變?yōu)轫g性，但由于PLA 和PBAT 的完全相分離，PLA 的沖擊強(qiáng)度僅得到一定程度的提高[20]。因此，可以通過添加三丁基錫化合物等增容劑改善二者的相容性，提高PLA/PBAT 共混物的延展性和韌性。

除了上述材料外，聚乳酸還可與許多可生物降解聚合物共混制備出具有良好韌性的復(fù)合材料。例如，Balali 等[21]制備了含1%～7%蠶絲纖維的蠶絲增強(qiáng)PLA/聚己內(nèi)酯(PCL)復(fù)合材料，結(jié)果顯示其拉伸強(qiáng)度和延展性均得到提高；Dong 等[22]以淀粉為硬核、聚丙烯酸甲酯為軟殼制備了一種新型核殼淀粉基納米粒子，將其摻入到PLA/聚碳酸亞丙酯(PPC)共混物中，制得的復(fù)合材料的力學(xué)性能和熱性能均有較大改善。

2.2 聚乳酸/非生物降解型復(fù)合材料

聚乳酸還可與聚烯烴、苯乙烯、聚酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)和橡膠等非生物降解型聚合物共混改性，其共混物均可改善聚乳酸的力學(xué)性能。

與聚乳酸共混的聚烯烴材料主要有聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)，苯乙烯材料主要為聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)兩類。Zhang 等[23]設(shè)計(jì)了一種基于PP/PLA 基體和填充竹纖維(BF)的新型復(fù)合材料，在填料-基體界面加入馬來酸酐接枝聚丙烯以促進(jìn)分散，獲得了良好的流變性能、形態(tài)結(jié)構(gòu)和熱性能。此外，還有研究將PLLA 與ABS 熔融共混，增容后的共混物其沖擊強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率均得到提高。Ishida 等[24]針對(duì)橡膠共混對(duì)PLA 增韌效果的研究發(fā)現(xiàn)，10%的天然橡膠可以明顯增加PLA 的斷裂伸長(zhǎng)率。

2.3 聚乳酸/其他復(fù)合材料

除了上述聚合物外，聚乳酸還可與其他復(fù)合材料共混，如碳納米管復(fù)合材料、陶瓷納米粒子復(fù)合材料、天然纖維復(fù)合材料等，這些材料的加入可以在一定程度改善聚乳酸的力學(xué)性能，從而拓寬聚乳酸的應(yīng)用領(lǐng)域。

Zhou 等[25]通過熔融共混技術(shù)，在PLA 中加入PBAT 和含羧基的碳納米管對(duì)其進(jìn)行改性，結(jié)果表明，納米碳管的加入可以同時(shí)提高PLA 的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和沖擊強(qiáng)度，其復(fù)合材料具有良好的強(qiáng)度和韌性。Tajbakhsh 等[26]將陶瓷納米粒子加入到PLA 中，可提高共混物的力學(xué)性能、體內(nèi)外生物相容性和生物活性等，可用作骨組織工程中的支架材料。Siakeng 等[27]對(duì)聚乳酸基天然纖維復(fù)合材料進(jìn)行了相關(guān)研究，指出聚乳酸基天然纖維復(fù)合材料完全是生物基材料，具有良好的生物降解性和力學(xué)性能。此外，還可通過加入2 種或多種纖維的復(fù)合材料進(jìn)行共混以起到協(xié)同改善的作用，提高材料的力學(xué)性能。

3 增強(qiáng)增韌聚乳酸的應(yīng)用

聚乳酸經(jīng)改性后，具有良好的力學(xué)性能和加工性能，可應(yīng)用于多種領(lǐng)域，如醫(yī)療、包裝、黏合劑和涂料等。目前，聚乳酸及其復(fù)合材料主要應(yīng)用于包裝領(lǐng)域，其用于制造電子器件的研究相對(duì)較少[28]。因此，本文主要對(duì)聚乳酸在綠色電子器件中的應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)。此外，聚乳酸還可用于生物醫(yī)用材料、形狀記憶材料等，擴(kuò)大了聚乳酸的應(yīng)用范圍，下文將進(jìn)行詳細(xì)介紹。

3.1 綠色電子器件

在用于開發(fā)可持續(xù)的、環(huán)境友好的綠色電子產(chǎn)品的幾種可生物降解材料中，聚乳酸由于具有良好的可降解性和力學(xué)性能受到了較多關(guān)注。研究表明，聚乳酸可成功用于制造有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管、有機(jī)電化學(xué)晶體管、生物可吸收電子器件、電池和半導(dǎo)體等。

3.1.1 有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管：有機(jī)半導(dǎo)體通常在4 K至300 K 的溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出與溫度相關(guān)的固有場(chǎng)效應(yīng)遷移率，但在室溫以上熱敏性受限。為了克服這種限制，可以在介電層中引入極性基團(tuán)以提供與有機(jī)半導(dǎo)體層的電荷載流子的界面相互作用。因此，聚乳酸的加入可作為有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(OFET)的一種新介電層，用于提高生物相容性器件在室溫以上的熱敏性。

Wu 等[29]通過應(yīng)用三臂立體復(fù)合聚乳酸(TascPLA)開發(fā)了一種熱穩(wěn)定性生物基OFET，它可以同時(shí)作為柵極電介質(zhì)和襯底，如Fig.2(a)所示。經(jīng)研究，用于TascPLA-OFET 的各種有機(jī)半導(dǎo)體在200 ℃以下都是穩(wěn)定的，制得的晶體管具有高熱穩(wěn)定性、可降解性和生物相容性等綜合優(yōu)勢(shì)，可應(yīng)用于綠色電子器件、可植入醫(yī)療器件和人造皮膚等領(lǐng)域。Mattana 等[28]將二惡烷中的聚乳酸溶液旋涂在硅片上，通過噴墨印刷沉積，制備了一種旋涂生物可降解聚乳酸薄膜，該薄膜可用作全溶液印刷有機(jī)電子器件的基底，適用于制造一次性電子產(chǎn)品(Fig.2(b))。此外，他們還通過噴墨印刷在PLA 基底上制造出有機(jī)化學(xué)晶體管(OECT)通道。

3.1.2 生物可吸收電子器件：生物可吸收電子器件或瞬態(tài)電子器件由生物可吸收材料構(gòu)成，這些材料可以溶解在生物流體中并產(chǎn)生生物安全性副產(chǎn)品。生物可吸收聚合物的主要類型為脂肪族聚酯，主要有聚乳酸(PLA)、聚乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)等，可用于有機(jī)薄膜晶體管、傳感器和功能電路的襯底(Fig.2(c))，或用作表面涂層，以延長(zhǎng)生物可吸收電子器件的植入期[30,31]。

Kang 等[32]開發(fā)了一種多功能硅傳感器，以硅納米材料作為傳感元件，以PLGA 為襯底，密封在二氧化硅內(nèi)，可用于監(jiān)測(cè)大腦內(nèi)的溫度、加速度、壓力、流速和pH 值。Li 等[33]開發(fā)了一種完全生物可吸收電容器(BC)，如Fig.2(d)所示，用于體外液體環(huán)境中瞬態(tài)電子器件和體內(nèi)可植入醫(yī)療器件的儲(chǔ)能單元。其中BC 具有對(duì)稱的逐層結(jié)構(gòu)，在聚乳酸支撐基底表面制備聚乳酸納米柱陣列以提供黏附力，將自組裝氧化鋅層用于離子存儲(chǔ)，聚乙烯醇/磷酸鹽緩沖溶液水凝膠在充放電過程中充當(dāng)電解液和隔膜，在瞬態(tài)電子和可植入式醫(yī)療器件的應(yīng)用方面具有很大潛力。

Fig. 2 (a) Schematic presentations of OFET device fabrication[29]; (b) array of OFETs fabricated on PLA prior to the deposition of the semiconductive layer[28]; (c) materials of fabricating transient electronic circuits on PLGA substrates[31]; (d) structure schematic of the as-fabricated BC[33]

Fig. 3 Morphology of PLA/PHBV blend fibers used as medical sutures[37]

3.2 生物醫(yī)用材料

PLA 由于良好的生物相容性和生物可降解性，可廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)用領(lǐng)域，主要集中在藥物輸送、組織工程、植入體、手術(shù)縫合線等方面[34]。

PLA 及其共混物已被探索用于許多藥物遞送策略，包括納米系統(tǒng)、水凝膠、薄膜和纖維基質(zhì)。Liu等[35]介紹了聚乳酸復(fù)合材料在可持續(xù)藥物釋放和靶向藥物輸送的藥物載體中的應(yīng)用，其中具有不同疏水性的藥物可以包封在PLA/PLGA 復(fù)合材料中進(jìn)行輸送和釋放。PLA 及其共混物還可通過靜電紡絲、顆粒浸出和發(fā)泡等技術(shù)制備出多孔支架。PLA和PLGA 作為醫(yī)用縫合線的應(yīng)用最早是在20 世紀(jì)70 年代[36]。He 等[37]報(bào)道了PLA/PHBV 共混物在醫(yī)用縫合纖維制造中的成功應(yīng)用，聚乳酸纖維用于生產(chǎn)手術(shù)縫合線，具有良好的強(qiáng)度和穩(wěn)定性；通過在縫合線中引入藥物，可以抑制傷口縫合線處的炎癥和排斥反應(yīng)(Fig.3)。聚乳酸材料由于具有較高的強(qiáng)度，還可在骨骼缺損修復(fù)中用于骨釘和骨板來替代傳統(tǒng)金屬骨科內(nèi)固定器械以消除傳統(tǒng)材料導(dǎo)致的二次斷裂、骨質(zhì)疏松、腐蝕等問題[38]。

3.3 生物基形狀記憶材料

形狀記憶聚合物(SMP)是在受到合適的外部刺激(溫度、濕度、酸堿度、光等)時(shí)，從永久形狀可逆轉(zhuǎn)換為臨時(shí)形狀的一類智能材料，可用于智能電子器件、生物醫(yī)學(xué)、航空航天等領(lǐng)域[39]。PLA 因其優(yōu)異的物理性能和良好的生物相容性，在SMP 的開發(fā)中受到越來越多的關(guān)注，由PLA 制備的SMP 具有良好的生物可降解性。Li 等[40]通過在PLA 主鏈中引入近晶液晶片段，制得的聚合物顯示出三重形狀記憶效應(yīng)以及由于液晶鏈段而產(chǎn)生的可逆形狀記憶效應(yīng)。Zhang 等[41]將不同濃度的PLA 通過靜電紡絲制成纖維狀，作為形狀記憶微纖維的“核”，然后用化學(xué)氣相聚合法在微纖維上沉積一層導(dǎo)電聚吡咯作為“殼”，制備了一種具有核殼結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電形狀記憶微纖維膜(Fig.4)，結(jié)果表明，所得膜的最大電導(dǎo)率為0.5 S/cm，足以滿足電致動(dòng)的條件以觸發(fā)形狀記憶恢復(fù)過程，在30 V 的刺激下2 s 內(nèi)就能實(shí)現(xiàn)完全的形狀恢復(fù)，同時(shí)力學(xué)性能提高，適用于形狀刺激響應(yīng)應(yīng)用、生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域和其他領(lǐng)域。此外，Gallos等[42]通過將PLA 與阿魏酸共混，得到了透明非共價(jià)交聯(lián)的彈性材料，該材料具有形狀記憶行為，其SMP 斷裂伸長(zhǎng)率為434%(原始PLA 為6%)，拓寬了其應(yīng)用范圍。

Fig. 4 Core-shell structure and electro-stimuli shape recovery behavior of PLA-polypyrrole fibers[41]

3.4 其他方面的應(yīng)用

聚乳酸纖維具有與聚酯纖維類似的高取向度、高強(qiáng)度和高結(jié)晶度，因此可以制成長(zhǎng)絲、短絲、紗線、針織物、機(jī)織物及非織造布等，廣泛應(yīng)用于各類紡織品；聚乳酸作為一種熱塑性塑料，具有較好的可加工性，可制成盤、瓶子和薄膜等生物可降解包裝材料，包括目前在限塑令的推行下普遍應(yīng)用的聚乳酸吸管、垃圾袋等，它們使用后可堆肥從而實(shí)現(xiàn)無污染處理，在包裝材料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。其次，聚乳酸在農(nóng)業(yè)方面也有廣泛的應(yīng)用，可加工成可降解農(nóng)用薄膜、土壤或沙漠綠化保水材料、漁網(wǎng)漁具、農(nóng)藥化肥緩釋材料等，此外，聚乳酸還可用于生產(chǎn)紙質(zhì)用品、紙張薄膜、纖維紙張加工助劑及阻燃劑等[3]。

4 總結(jié)與展望

本文主要從聚乳酸增強(qiáng)增韌的機(jī)理、方法、復(fù)合材料及應(yīng)用方面綜述了近年來聚乳酸相關(guān)的研究進(jìn)展。針對(duì)聚乳酸增強(qiáng)增韌所用的復(fù)合材料，制得的聚乳酸共混物主要目的是提高聚乳酸的沖擊韌性，但聚乳酸韌性的增加往往會(huì)導(dǎo)致拉伸強(qiáng)度或模量的損失，因此，通過共混技術(shù)改性聚乳酸的主要挑戰(zhàn)是在不損害拉伸強(qiáng)度和模量的情況下實(shí)現(xiàn)持久增韌。除了共混物的力學(xué)性能改善之外，生物降解性也是這些材料需要考慮的重要問題，實(shí)現(xiàn)在不損害聚乳酸可降解性的前提下對(duì)其進(jìn)行改性，得到具有優(yōu)良綜合性能的可降解材料，使聚乳酸基綠色電子器件、生物醫(yī)用材料等具有優(yōu)異的綜合性能和真正的生物可降解性。