摘 要

随着绿色环保的理念深入人心，生物可降解材料日益受到广泛关注，因聚乳酸生物降解性、生物相容性和力学性能优良，并且降解产物对环境无毒无害，得益于此，聚乳酸才能被广泛地运用在医药、食品包装和农业等领域。但由于聚乳酸材料耐冲击强度差、疏水性差和成本高等缺点严重地阻碍了在工程材料应用方面的发展。而葡萄糖来源广泛、成本低廉和亲水性好可被用于改善聚乳酸。本文针对聚乳酸材料的缺陷，用葡萄糖对其进行共聚改性，通过立构共混和浸没相沉淀转化法来改善它的性质。

本论文以葡萄糖、L-乳酸和D-乳酸为原料，采用熔融聚合的方法来制备聚L-乳酸（PLLA）、聚D-乳酸（PDLA）和聚D-乳酸葡萄糖共聚物（PDLAG），通过溶液共混制备共混物复合膜，并且分别用氯仿和葡萄糖溶液对其表面进行微溶涨改性，研究其结构和性能。并采用红外光谱（FT-IR）、差示扫描量热法（DSC）、热重分析法（TG）、X射线衍射分析（XRD）、偏光显微镜测试（POM）和接触角法来对其进行表征。结果表明，用葡萄糖立构共混改性聚乳酸材料，可使其热稳定性、结晶性和亲水性提高，并且葡萄糖表面改性复合物膜会大幅度改善聚乳酸材料亲水性。

关键词：聚L-乳酸；葡萄糖；共混；复合膜；表面改性

Surface Modification of Poly-L-Lactic Acid and Its Properties

ABSTRACT

As the concept of green environmental protection is deeply rooted in people's hearts, biodegradable materials are receiving increasing attention, because of its excellent biodegradability, biocompatibility and mechanical properties, and the degradation products are non-toxic and harmless to the environment, PLA can be widely used in medicine, food packaging and agriculture.However, due to the poor impact strength, poor hydrophobicity and high cost of PLA materials, the development of engineering materials is seriously hindered. A wide range of sources of glucose, low cost and good hydrophilicity can be used to improve PLA. This article is aimed at the defects of PLA materials by copolymerization modification with glucose, its properties are improved by stereo blending and immersion phase precipitation conversion.

In this paper, poly (L-lactic acid) (PLLA), poly (D-lactic acid) (PDLA) and poly (D-lactic acid glucose) copolymer (PDLAG) were prepared by melt polymerization with glucose, L-lactic acid and D-lactic acid as raw materials,the composite film of the blend was prepared by solution blending, and its surface was slightly modified by chloroform and glucose solution respectively to study its structure and properties. Characterization by infrared spectroscopy (FT-IR), differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetric analysis (TG), X-ray diffraction analysis (XRD), polarized light microscopy (POM) and contact angle method.The results show,the use of glucose stereoblind blended modified PLA material can improve its thermal stability, crystallinity and hydrophilicity, the glucose surface modified composite film will greatly improve the hydrophilicity of the poly(lactic acid) material.

Keyword:Poly(L-lactic acid);Glucose;Blending;Composite film;Surface modification

目 录

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 聚乳酸的性质 2

1.2.1 物理改性 3

1.2.2 化学改性 3

1.2.3 复合改性 4

1.3 聚乳酸的应用 5

1.4 葡萄糖 6

1.4.1 葡萄糖性质 6

1.4.2 葡萄糖研究进展 7

1.5 主要研究内容 7

1.5.1 研究目的及意义 8

第二章 聚L-乳酸与葡萄糖共聚物及共混物膜的制备 9

2.1 前言 9

2.2 实验原料和方法 9

2.2.1 原料 9

2.2.2 PLLA和PDLA的制备 10

2.2.3 PDLAG的制备 11

2.3 等比例PLLA/PDLAG和PLLA/PDLA/PDLAG共混物膜的制备 11

2.3.1 等比例PLLA/PDLAG共混物膜的制备 11

2.3.2 PLLA/PDLA/PDLAG共混物膜的制备 11

2.4 共混物膜的表面改性 12

2.4.1 氯仿改性 12

2.4.2 葡萄糖/N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶液改性 12

2.5 样品的表征 13

2.5.1 红外光谱（FT-IR） 13

2.5.2 差示扫描量热法（DSC） 13

2.5.3 热重分析法（TG） 13

2.2.4 X射线衍射分析(XRD) 13

2.2.5 偏光显微镜测试（POM） 13

2.2.6 接触角法 13

第三章 实验结果与讨论 14

3.1 红外光谱分析 14

3.2 DSC分析 15

3.3 TG分析 17

3.4 XRD分析 20

3.5 偏光显微镜测试分析 22

3.6 接触角分析 23

第四章 结论与展望 31

4.1 结论 31

4.2 展望 31

致 谢 33

参考文献 34

第一章 绪论

1.1 研究背景

随着越来越多的国家禁止大量地使用石油基塑料袋，从而减轻“白色污染”和传统塑料行业成本问题，生物塑料有望成为传统石油基塑料可行的、可生物降解的替代品^[1]。聚乳酸（PLA）就是很好的选择。其分解之后的产物为水和二氧化碳，对环境无害，并且不会造成污染，完全是绿色友好型生态材料。乳酸是制备聚乳酸的原料，研究表明，玉米芯、玉米秸秆、甜高粱、甘蔗渣、麦麸等其他农业残留物都可以通过发酵的方式来制取乳酸。由于我国农业实力雄厚这一得天独厚的条件，使得原料的制备将会变得广泛化、廉价化。近年来，主要有两种方法来制备PLA，一种是丙交酯开环聚合，另一种是乳酸直接缩合，直接缩合法和丙交酯开环聚合法相比有着合成路线简单、操作便捷、经济成本便宜等特点^[2]。