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常州大學(xué)楊榮副教授/李錦春教授團(tuán)隊(duì) Macromolecules：“硬核-軟殼”不飽和聚醚酯自硫化制備可生物降解超韌聚乳酸共混物
2023-09-07  來(lái)源：高分子科技

  提高聚乳酸（PLA）的韌性是擴(kuò)寬PLA基可持續(xù)材料應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)鍵因素。然而現(xiàn)有的高效增韌改性劑大多是基于不可降解的聚甲基丙烯酸縮水甘油酯及其共聚物，這反而犧牲了聚乳酸的最大優(yōu)點(diǎn) - 可生物降解性。因此，制備超韌聚乳酸的同時(shí)維持其可生物降解性是聚乳酸改性的一大挑戰(zhàn)。



圖1. PBSF20G（a），PLA/PBSF0G（b）和PLA/PBSF20G (C)的透射電鏡的形貌圖及其相結(jié)構(gòu)示意圖（d）。


  近期，常州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院楊榮副教授和李錦春教授團(tuán)隊(duì)合成了一系列不飽和聚丁二酸/富馬酸丁二醇酯-b-聚乙二醇多嵌段聚醚酯（PBSFG），研究了聚醚酯中富馬酸含量的不同對(duì)聚乳酸共混物力學(xué)性能和降解性能的影響關(guān)系。在不添加過(guò)氧化物引發(fā)劑的情況下，PBSFG聚醚酯在加工過(guò)程中可以自硫化形成以聚丁二酸/富馬酸丁二醇酯（PBSF）硬段為核，聚乙二醇（PEG）軟段為殼的核殼結(jié)構(gòu)，同時(shí)生成PBSFG-g-PLA接枝共聚物。這種特殊的核殼結(jié)構(gòu)可以吸收大量沖擊功，大幅提高聚乳酸共混物的韌性。共混物的斷裂伸長(zhǎng)率和沖擊強(qiáng)度分別為303.1%和76.1kJ/m2；相比純聚乳酸分別提高了101和24倍。更重要的是，在蛋白酶K的催化降解實(shí)驗(yàn)中，半連續(xù)相分散的PBSFG其殼層的PEG親水鏈段形成連續(xù)水通道，可將蛋白酶K引入到材料內(nèi)部，使材料迅速崩解，從而大幅提高共混物的降解速率。酶降解9天后，共混物的質(zhì)量損失最高可達(dá)90%以上，與純聚乳酸降解速率相當(dāng)。這項(xiàng)研究將為可全降解的超韌聚乳酸共混材料的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)提供新的研究思路。 


圖2. 聚乳酸及其共混物的缺口沖擊強(qiáng)度（a）和拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線（b）。


圖3. 聚乳酸和PLA/PBSFG共混物（a）以及不飽和聚醚酯PBSFG（b）在蛋白酶K催化下不同降解時(shí)間的質(zhì)量損失。


  相關(guān)工作以“Supertough and Biodegradable Poly(Lactic Acid) Blends with “Hard?Soft” Core?Shell Unsaturated Poly(ether-ester) through Self-Vulcanization”為題發(fā)表在高分子領(lǐng)域期刊《Macromolecules》上，文章第一作者/通訊作者為常州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的楊榮副教授，共同通訊作者為李錦春教授。


  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.3c01126 

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