聚L-乳酸-石墨烯納米復合薄膜的制備與性能研究.pdf

1、聚L-乳酸（PLLA）是一種生物可降解的高聚物，它的良好生物相容性、生物可降解性及優(yōu)異的力學性能，使其在商業(yè)和科研界倍受矚目。但 PLLA結晶速率較慢，熱穩(wěn)定性和氣體阻隔性差，且作為一種絕緣的高分子材料，本身易帶靜電。因此，在一些對材料有特殊要求的場合，如高機械強度、高阻隔性、精密電子儀器包裝等要求防靜電的包裝方面，其應用受到了極大地限制。為改善PLLA的綜合性能，本研究利用表面活性劑修飾的石墨烯制備了聚L-乳酸/石墨烯納米復合薄膜，并

2、研究了它的結晶性、機械性能、熱穩(wěn)定性、氧氣阻隔性和抗靜電性能等。
　　首先用改良的 Hummer’s法制備了氧化石墨烯（GO），然后利用檸檬酸鈉進行還原，得到了化學還原的氧化石墨烯（RGO）。最后利用表面活性劑與石墨烯之間的離子相互作用，成功地將其從水相中轉移到氯仿中得到表面活性劑功能化的石墨烯（GO-DDAB、RGO-DDAB）并能在其中穩(wěn)定分散。利用原子力顯微鏡（AFM）、傅立葉變換紅外光譜（FTIR）、紫外可見光譜（UV-V

3、is）、X射線衍射（XRD）等手段表征了RGO的結構。
　　利用溶液共混法分別制備了PLLA/GO-DDAB和PLLA/RGO-DDAB納米復合薄膜，并對它們的結構、形態(tài)和性能等分別進行了研究。
　　對于PLLA/GO-DDAB納米復合膜來說，其形貌研究結果顯示，GO-DDAB均勻地分散于 PLLA基體中，未發(fā)生明顯團聚現(xiàn)象，表明表面活性劑的存在提高了兩者的相容性；結晶行為表征結果顯示，GO-DDAB的加入并未改變PLLA的

4、晶型，但它起到了異相成核的作用，促進了 PLLA的結晶，降低了復合材料的冷結晶溫度，提高了其結晶度。其中，GO-DDAB含量為0.3 wt％（PLA3G）的復合膜的冷結晶溫度最低，當填料含量為0.1 wt%時，復合材料的結晶度最大；機械性能結果顯示，GO-DDAB的加入在不降低材料韌性（如斷裂伸長率）的前提下較大程度的提升了PLLA的強度和模量；氧氣透過率測試表明，GO-DDAB作為阻隔層大大提高了復合薄膜的氧氣阻隔性。當加入0.1 w

5、t%的GO-DDAB后， PLLA膜的氧氣滲透性降低了56%。
　　對于PLLA/RGO-DDAB納米復合膜而言，其透光率結果顯示，復合膜的透光率隨RGO-DDAB含量的增加而下降；RGO-DDAB的加入作為一種異相成核劑，導致PLLA的晶核密度增加，減小了晶體尺寸，改善了PLLA的結晶能力；力學性能和熱穩(wěn)定性均隨RGO-DDAB的加入而明顯改善，如當加入0.9 wt%的RGO-DDAB后，復合材料開始熱降解的溫度（Tonset）