研究背景：

由于过去几十年不断出现的环境污染和资源危机，生物可降解性的概念显示出巨大的吸引力。聚乳酸作为最具代表性的生物可降解材料之一，因其优异的加工能力、高模数和透明性而备受关注。然而，聚乳酸的韧性差、结晶速度慢、耐热温度低等固有缺点仍未得到解决，使其应用范围受到极大限制。聚合物共混被公认为是制备高性能聚乳酸材料的有效途径，而界面相容性是其核心问题。

研究内容：

杭州师范大学的李永进等人证明了含有双接枝物的界面定位纳米棒在完全可生物降解的PLA/聚丁二酸丁二醇酯（PBSU）共混纳米复合材料中同时导致“界面增容”和“界面成核”。预制备含有PBSU和聚（D-乳酸）（PDLA）接枝物（AlOOH-g-（D&B））的双接枝AlOOH，并将其掺入PLLA/PBSU共混物中。在熔融复合过程中，AlOOH纳米棒在PLLA-PBSU界面选择性桥接，促进物理缠结（PBSU相中的PBSU移植物）和立体复合物形成（聚L-乳酸（PLLA）相中的PDLA移植物）。具有纳米棒和立体复合晶体的独特界面结构诱导了完全可生物降解聚合物共混纳米复合材料的精细形态、快速结晶和增强的耐热性。

主要研究结果：

1.(a)双接枝AlOOH纳米棒AlOOH-g-(D&B)的制备方法;PBSU、PDLA、AG和AlOOH-g-(D&B)的TGA (b)、DTG和(d) (e)放大FT-IR光谱。

2.(a) TGA, (b) DTG, and (d) (e) enlarged FT-IR spectrum of PBSU, PDLA, AG, and AlOOH-g-(L&B)。

3.(a1−a3)原始共混物和PLLA/PBSU(50/50)共混纳米复合材料(AlOOH含量固定为3 wt%)的SEM和TEM图像:(b1-b3) A-blend， (c1-c3) L-blend, 3A6L和(d1-d3) D-blend, 3A6D。

4.DSC曲线(a)从190◦C开始冷却时的DSC曲线(b) PBSU/PLLA(50/50)掺杂各种AlOOH外表面结构的纳米复合材料的加热曲线(AlOOH含量固定为3 wt%)。

5.不同AlOOH纳米棒外部结构的PLLA/PBSU(50/50)共混纳米复合材料的代表性应力-应变曲线。

6.含各种AlOOH纳米棒的PBSU/PLLA(50/50)共混纳米复合材料在固定频率为10 rad/s时(AlOOH含量固定为3 wt%)，复模量|G*|随应变幅度从0.01%到1000%的函数。

7.采用SAOS测试了含各种AlOOH纳米棒(AlOOH含量固定为3 wt%)的PBSU/PLLA(50/50)共混纳米复合材料的线性流变性能:(a) (c)存储模量Gꞌ(ω)， (b) (d)复杂粘度|η*(ω)|光谱随角频率从500到0.01 rad/s，振幅为0.5%。

8.不同pdla接枝含量的PBSU/PLA/AlOOH-g-(D&B)共混纳米复合材料(AlOOH含量固定为3 wt%)的SEM和TEM图像:(a1-a3) D-blend, 3A3D (b1-b3) D-blend, 3A6D， (c1-c3) D-blend, 3A9D。

9.不同pdla接枝量PLLA/PBSU/AlOOH-g-(D&B)共混纳米复合材料(AlOOH含量固定为3 wt%)的DSC热图:(a)冷却和(b)加热曲线。

10.含3wt % AlOOH, 6wt % pdla接枝的PBSU/PLLA/AlOOH-g-(D&B)共混纳米复合材料在不同成型条件下的SEM和TEM图像:热压后立即淬火(a1)-(a3)在200◦C， (b1)-(b3)在250◦C， (c1)-(c3)热压250◦C然后缓慢淬火。

11.含3 wt% AlOOH, 6 wt% PDLA接枝的BSU/PLLA/AlOOH-g-(D&B)(50/50/3)共混纳米复合材料在不同成型条件下的DSC曲线:(a)冷却和(b)加热曲线。

12.含3wt % AlOOH和6wt % PDLA接枝的PBSU/PLLA/AlOOH-g-(D&B)(50/50/3)共混纳米复合材料在不同成型条件下的DMA曲线:(a)储能模量和(b)损耗因子曲线。

研究结论：

在这项工作中，通过结合界面稳定的AlOOH纳米棒和原位形成的SC晶体，同时实现了不混溶共混纳米复合材料的“界面增容”和“界面成核”。一方面，在熔融共混过程中，双接枝纳米棒在原位形成并在界面处稳定，这有效地降低了界面张力，改善了界面附着力并增强了两相之间的相容性；另一方面，纳米棒辅助的SC晶体被选择性地分散在界面处，并作为有效的成核剂，能够快速结晶，从而在高温下保持PLA基材料的高模量。此外，系统地研究了加工条件对PLLA基共混材料的影响。PBSU/PLLA纳米复合材料具有良好的相容性、耐热性、高模量和快速结晶速率。结果表明，纳米棒辅助界面立体复合晶体作为工业制造中制备高性能可持续材料的实用策略具有潜力。

参考文献：

Toward simultaneous compatibilization and nucleation of fully biodegradabe nanocomposites: Effect of nanorod-assisted interfacial stereocomplex crystals in immiscible polymer blends

原文链接：

https://www.elsevier.com/locate/compositesb