常州大学杨荣副教授/李锦春教授团队 Macromolecules：“硬核-软壳”不饱和聚醚酯自硫化制备可生物降解超韧聚乳酸共混物

2023-09-07 来源：高分子科技

提高聚乳酸（PLA）的韧性是扩宽PLA基可持续材料应用领域的关键因素。然而现有的高效增韧改性剂大多是基于不可降解的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯及其共聚物，这反而牺牲了聚乳酸的最大优点 - 可生物降解性。因此，制备超韧聚乳酸的同时维持其可生物降解性是聚乳酸改性的一大挑战。

图1. PBSF20G（a），PLA/PBSF0G（b）和PLA/PBSF20G (C)的透射电镜的形貌图及其相结构示意图（d）。

近期，常州大学材料科学与工程学院杨荣副教授和李锦春教授团队合成了一系列不饱和聚丁二酸/富马酸丁二醇酯-b-聚乙二醇多嵌段聚醚酯（PBSFG），研究了聚醚酯中富马酸含量的不同对聚乳酸共混物力学性能和降解性能的影响关系。在不添加过氧化物引发剂的情况下，PBSFG聚醚酯在加工过程中可以自硫化形成以聚丁二酸/富马酸丁二醇酯（PBSF）硬段为核，聚乙二醇（PEG）软段为壳的核壳结构，同时生成PBSFG-g-PLA接枝共聚物。这种特殊的核壳结构可以吸收大量冲击功，大幅提高聚乳酸共混物的韧性。共混物的断裂伸长率和冲击强度分别为303.1%和76.1kJ/m²；相比纯聚乳酸分别提高了101和24倍。更重要的是，在蛋白酶K的催化降解实验中，半连续相分散的PBSFG其壳层的PEG亲水链段形成连续水通道，可将蛋白酶K引入到材料内部，使材料迅速崩解，从而大幅提高共混物的降解速率。酶降解9天后，共混物的质量损失最高可达90%以上，与纯聚乳酸降解速率相当。这项研究将为可全降解的超韧聚乳酸共混材料的设计和开发提供新的研究思路。

图2. 聚乳酸及其共混物的缺口冲击强度（a）和拉伸应力应变曲线（b）。

图3. 聚乳酸和PLA/PBSFG共混物（a）以及不饱和聚醚酯PBSFG（b）在蛋白酶K催化下不同降解时间的质量损失。

相关工作以“Supertough and Biodegradable Poly(Lactic Acid) Blends with “Hard?Soft” Core?Shell Unsaturated Poly(ether-ester) through Self-Vulcanization”为题发表在高分子领域期刊《Macromolecules》上，文章第一作者/通讯作者为常州大学材料科学与工程学院的杨荣副教授，共同通讯作者为李锦春教授。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.3c01126

版权与免责声明：中国聚合物网原创文章。刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：info@polymer.cn，并请注明出处。

（责任编辑：xu）

【大中小】【打印】【关闭】

诚邀关注高分子科技

更多>>最新资讯

更多>>科教新闻