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图解聚乳酸（184）聚乳酸改性之纳米纤维素（3）透湿阻隔性能

2020-05-26 08:12阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/2385538640

向聚乳酸中加入纳米纤维素类化合物构成的复合物可有效克服纯聚乳酸材料在性质上的缺点；此外，二者都是高分子材料，均具有可回收性和生物降解性，因此可构成目前最具应用前景的一类绿色环保材料；它可以取代传统的石油基材料，解决环境污染以及能源紧缺的问题。
下图为复合材料薄膜的透湿率情况：
图解聚乳酸（184）聚乳酸改性之纳米纤维素（3）透湿阻隔性能
注：（ 1） PLA；（ 2） PLA-NCC；（ 3） PLA-NCC 丙酸酯，
DS=0.08；（ 4） PLA-NCC 丙酸酯， DS=0.24；（ 5） PLA-NCC 月
桂酸酯， DS=0.07；（ 6）
PLA-NCC 月桂酸酯， DS=0.16
曲折因子对材料的传输性能具有重要影响，影响因素包括填料的形状和长径比、剥离和分散程度、用量、对基质的粘附力度以及孔隙率等。纳米纤维素具有高的长径比，大的比表面积，因而是理想的高分子材料增强剂，上图可以看出，纯 PLA 的透湿率是 121.3 g/(m2·24 h)。加入 1%的纳米纤维素后，复合膜的透湿率为 108.5g/(m2·24 h)，相对于纯 PLA 样品而言，对水蒸气的阻隔性能增强了 10%，可能的原因是纳米级的纤维素在聚乳酸中有较好的分散，同时具有较高的结晶度，从而对水蒸气产生了更有效的阻碍作用，从而使阻隔水蒸气性能增强。
使用短链的烯醇酯对纳米纤维素改性，得到的聚合度为0.08和0.24的纳米纤维素丙酸酯作为填料制备的聚乳酸复合膜的透湿率分别为 93.6 g/(m2·24 h)、42.5g/(m2·24 h)，对比纯 PLA 阻隔性能分别增强了 22.8%
和 65%，对比较 NCC 原样，取代度高的改性样品透湿率显著提高，取代度越高，复合膜的阻隔水蒸气性能越好，因为对纳米纤维素进行酯化改性后，其疏水性增强，与基质的界面黏结性能增强，同时在聚乳酸基质中分散性能增强，形成均一紧密的疏水性的网状结构，因而使得材料的阻水性能提高。
使用长链的月桂酸乙烯酯对纳米纤维素改性，得到聚合度为 0.07、0.16 的纳米纤维素月桂酸酯的透湿率分别为 59.7g/(m2·24 h)、23.2 g/(m2·24 h)，比纯 PLA 阻隔性能分别增强了 50.7%、80.9%，比短链纳米纤维素酯的阻隔性能更好，因为用长链的烯醇酯对纳米纤维素进行表面修饰，纳米纤维素表面的羟基被疏水的长链烃取代，因此网状结构的疏水性能更强，从而制备的复合材料阻隔性能更高。
下图为不同NCC含量对复合材料透湿阻隔性能的影响情况：

图解聚乳酸（184）聚乳酸改性之纳米纤维素（3）透湿阻隔性能

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