近些年,塑木復合材料(WPC)的研究引起了社會廣泛的關注。相比傳統(tǒng)塑木復合材料,聚乳酸(PLA)塑木復合材料由于其良好的生物可降解性而有更好的應用價值。目前,PLA主要由丙交酯開環(huán)聚合法和直接聚合法合成。直接合成的PLA如果不進行改性加工,則其力學性能不佳、熱穩(wěn)定性差等缺陷將會限制其應用。
為了擴大PLA的應用范圍,通常需對其進行改性,常用的改性方法包括:增韌改性、共混改性及共聚改性。在共混改性的方法中,通過加入木粉對其進行物理改性可以有效地提高PLA的力學強度。然而在直接混合后通過注塑成型得到的PLA塑木復合材料中,雖然木粉能夠均勻地分散在PLA基體中,并得到PLA大分子的有效包裹,但界面相容性較差,降低了復合材料的沖擊韌性。同時,木粉的加入限制了PLA大分子鏈的運動,降低了PLA的立構規(guī)整度,導致PLA結晶能力顯著降低。為提高PLA塑木復合材料的韌性,需要對其進行增韌改性。
隨著木粉含量的增加,PLA塑木復合材料彈性模量增加,韌性有一定程度的下降。這是由于雖然木粉能分散在PLA基體中,然而PLA屬非極性,木粉是極性物質,兩者難以有效結合,導致界面相容性差。當受到?jīng)_擊作用時,界面黏結處容易誘發(fā)應力集中,導致材料斷裂。因此,木粉在PLA中的形態(tài)和兩者的界面相容性是決定復合材料物理力學性能的關鍵因素。
由于白色污染問題越來越嚴重,可生物降解高分子復合材料的應用將會越來越廣。PLA塑木復合材料盡管強度較高,但韌性較差,尋找一種能夠顯著提高其韌性的方法是目前一個研究熱點。PLA塑木復合材料雖然有價格較貴、韌性較差的缺點,但是經(jīng)過改性加工,其韌性能夠得到顯著提升,而且PLA具有生物可降解性,應用前景非常廣闊。隨著科學技術的不斷發(fā)展和研究工作的深入,將會出現(xiàn)更有效的PLA塑木復合材料增韌改性方法,并可以帶來重大的經(jīng)濟和社會效益。