图解聚乳酸(158)立构聚乳酸的形成机理

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立构聚乳酸(SC-PLA)具有独特的β型三斜晶系和31螺旋结构,分子链排布更加紧密,熔点比PLLA高约50,在热、力学、降解、阻隔、压电等性能方面表现不俗。此外,SC-PLA与PLA本体具有良好的相容性,在PLA改性方面也显示出巨大潜力。
过去认为,PLA如同聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)体系一样通过范德华力形成立构复合物。最近发现,氢键是形成SC-PLA的主要驱动力。根据红外光谱研究,SC-PLA分子结构中的CH3和C=O红外吸收峰发生红移(见下图),表明形成了CH3…O=C氢键。这种红移开始于结晶诱导期,印证了CH3…O=C氢键是SC-PLA形成的驱动力。
形成SC-PLA的另一条件是PLLA和PDLA分子链通过扩散而充分接触,这解释了低分子量共混物更易形成SC-PLA的现象,因为较短分子链的运动和扩散能力更强。研究表明:在相同条件下,分子量(Mw)为
30800的PDLA可在含量为1%时与PLLA结合形成SC-PLA
,而分子量(Mw)为228000的PDLA则需要至少3%的含量。此外,升温可显著提高分子链的运动能力,特别是当温度超过PLLA熔点时,共混物中的PLLA晶体可通过熔融再结晶转变为SC-PLA。