The compatibilization of poly (propylene carbonate)/poly (lactic acid) blends in presence of core-shell starch nanoparticles
Xinyi Dong, Li Liu, Yang Wang, Ting Li, Zhenggui Wu, Hao Yuan, Piming Ma, Dongjian Shi, Mingqing Chen, Weifu Dong *
Carbohyd. Polym. 2021, 254: 117321(https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2020.117321)
随着世界经济的发展，对塑料的需求量逐年增加。传统塑料的大量使用与废弃所造成的白色污染（如海洋微塑料）已成为全社会关注的焦点，发展可降解塑料逐步替代传统塑料是解决白色污染的有效途径之一。聚碳酸亚丙酯(PPC)是一种可生物降解的脂肪族聚碳酸酯，具有良好的生物降解性、韧性、生物相容性、透明性和气体阻隔性等优点，在包装、餐具、塑料薄膜和固体电解质等领域具有很大的应用潜力。然而，PPC的Tg在20-40 ℃范围内，其拉伸强度只有几个MPa，低的Tg和较差的力学性能极大地限制了PPC的广泛应用。将PPC与其他生物可降解聚合物共混，如聚乙烯醇(EVOH)、聚丁二酸丁酯(PBS)、聚乳酸(PLA)、聚3-羟基丁酸酯(PHB)是提高PPC力学性能的有效且经济的方法。其中,由于PLA具有高强度、高模量、加工性能好等优点，因此常被选择与PPC共混。由于PPC与PLA的化学结构相似，因此两者共混时应具有一定的相容性，同时也有许多研究报道称PPC与PLA是部分相容的。然而，当PLA添加量较少时，其力学性能和热性能的改善非常有限。相比之下，加入大量的PLA，可以明显提高抗拉强度，但代价是牺牲材料的韧性。这主要是由于PPC与PLA之间的相容性有限。因此，我们希望找到一种简便而有效的方法来改善PPC/PLA共混物的相容性。近年来，设计和使用功能性核壳粒子作为相容剂引起了人们的极大关注。核壳改性剂有一个独特的优势，即核壳粒子的外壳层可以根据聚合物基体的化学结构进行设计，与基体发生物理或化学作用，以保证所需的分散性、粘附性和相容性。另外，熔融共混过程中核壳粒子结构不会发生变化。本研究通过淀粉与丙烯酸甲酯(MA)的无皂乳液共聚，在淀粉表面形成聚丙烯酸甲酯(PMA)层，制备了一种具有刚性淀粉核和柔性聚合物壳层的核壳淀粉粒子（CSS NPs）。所制备的CSS NPs能有效地增强PPC/PLA共混体系的相容性，从而构建出双连续相共混结构。在高PLA含量(60/40)的PPC/PLA共混物中加入CSS NPs，在保持高拉伸强度的同时，断裂伸长率从15%大幅度提高到272 %。同时，热变形温度(HDT)大大提高，从38.1 ℃到47.3 ℃。
复合材料的AFM相图
