聚乳酸納米填料增強(qiáng)復(fù)合材料的應(yīng)用研究進(jìn)展

邵燁華,高召陽(yáng),王龍飛,田 偉,戚棟明,嚴(yán)小飛

(1.浙江理工大學(xué)紡織科學(xué)與工程學(xué)院(國(guó)際絲綢學(xué)院),杭州 310018; 2.浙江省現(xiàn)代紡織技術(shù)創(chuàng)新中心,紹興 312000)

2020年中央全面深化改革委員會(huì)通過(guò)的《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)塑料污染治理的意見(jiàn)》中指出在部分地區(qū)、部分領(lǐng)域禁止、限制部分塑料制品的生產(chǎn)、銷售和使用,其中禁止、限制使用的塑料制品包括不可降解塑料袋、一次性塑料餐具、快遞塑料包裝以及賓館、酒店一次性塑料用品,并強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)和規(guī)范對(duì)廢棄塑料的回收利用,推廣應(yīng)用替代產(chǎn)品和模式。由于傳統(tǒng)塑料存在無(wú)法自然降解、回收利用困難等問(wèn)題,而生物可降解塑料是以可再生資源為原料合成的聚合物,具有良好的降解性能,可補(bǔ)充或代替?zhèn)鹘y(tǒng)塑料[1-3],因而正被大力推廣應(yīng)用。

聚乳酸(Polylactic acid, PLA)是以乳酸為主要原料聚合得到的聚酯類聚合物,是一種典型的生物基可降解塑料。PLA具有良好的力學(xué)和物理性能、相容性、降解性等優(yōu)勢(shì),是最適合代替?zhèn)鹘y(tǒng)塑料的生物基塑料之一[4]。但是,聚乳酸存在脆性、熱穩(wěn)定性差、成本較高等問(wèn)題,限制了其在包裝、紡織等領(lǐng)域中廣泛的應(yīng)用。因此,許多研究者為提升聚乳酸性能進(jìn)行了大量研究[5-7],利用天然纖維增強(qiáng)PLA復(fù)合材料以及對(duì)PLA共混物研究來(lái)提升聚乳酸力學(xué)性能,通過(guò)增強(qiáng)增韌拓寬聚乳酸的應(yīng)用范圍。

本文闡述了聚乳酸合成的主要方法及其合成過(guò)程,描述了聚乳酸主要物理和力學(xué)性能特點(diǎn);介紹了當(dāng)前不同納米材料增強(qiáng)聚乳酸性能的研究進(jìn)展以及存在的問(wèn)題;歸納了納米填料增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料在不同領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀,并對(duì)聚乳酸及其復(fù)合材料進(jìn)行了總結(jié)與展望,可為納米填料增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料的研究和應(yīng)用提供參考。

1 聚乳酸

1.1 聚乳酸的合成

聚乳酸主要是以玉米、小麥、土豆等農(nóng)產(chǎn)品為原料,原料中的淀粉經(jīng)過(guò)水解產(chǎn)生葡萄糖,葡萄糖在經(jīng)過(guò)厭氧發(fā)酵之后轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗?隨后乳酸合成丙交酯再經(jīng)聚合反應(yīng)得到聚乳酸,聚乳酸經(jīng)熱壓、注塑、吹塑、擠出等成型方式加工成產(chǎn)品,最后經(jīng)堆肥降解進(jìn)入循環(huán),聚乳酸的生命周期如圖1所示[8]。低分子量聚乳酸由化學(xué)家佩魯茲于1845年制得,許多研究者為增大聚乳酸分子量,改善聚乳酸性能對(duì)聚乳酸的合成方法進(jìn)行了研究。

圖1 聚乳酸的生命周期Fig.1 Life cycle of PLA

目前合成聚乳酸最主要的方法為直接聚合法和間接法。聚乳酸合成反應(yīng)方程式[9]如圖2所示。直接聚合法是由乳酸(C3H6O3)的羥基和羧基進(jìn)行縮聚、脫水合成聚乳酸,直接縮聚合成的聚合物力學(xué)性能較差,故只適合于合成低分子量聚乳酸;間接法是先將乳酸合成丙交酯單體,再將丙交酯單體經(jīng)純化、開(kāi)環(huán)聚合得到高分子量聚乳酸[9]。目前,合成聚乳酸的方法還有生物合成法,即原料經(jīng)生物發(fā)酵得到乳酸后,再經(jīng)生物發(fā)酵制成聚乳酸[10]。

圖2 聚乳酸合成反應(yīng)方程式Fig.2 Lactic acid synthesis reaction equation

1.2 聚乳酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性能

聚乳酸立體化學(xué)結(jié)構(gòu)很大程度上影響其性能,由于原料合成乳酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)分為右旋乳酸和左旋乳酸,因此,丙交酯單體存在立體構(gòu)型,主要結(jié)構(gòu)有左旋丙交酯、右旋丙交酯、內(nèi)消旋丙交酯,由此合成的聚乳酸根據(jù)單體類型對(duì)應(yīng)分為左旋聚乳酸(Poly-L-lactic acid, PLLA)、右旋聚乳酸(Poly-D-lactic acid, PDLA)、消旋聚乳酸(Poly-D, L-lactic acid, PDLLA),乳酸與丙交酯單體結(jié)構(gòu)如圖3所示[11]。

圖3 乳酸及丙交酯單體結(jié)構(gòu)Fig.3 Lactic acid and lactide monomer structure

不同結(jié)構(gòu)聚乳酸對(duì)其性能有一定影響。不同類型聚乳酸主要性能如表1所示[12-14]。PDLLA為無(wú)定形結(jié)構(gòu),其不具有熔點(diǎn);PDLA為結(jié)晶態(tài)結(jié)構(gòu),力學(xué)性能較好,總體上來(lái)說(shuō)聚乳酸具有良好的力學(xué)性能。

表1 不同類型聚乳酸主要性能Tab.1 Main properties of different types ofpolylactic acid

聚乳酸熔點(diǎn)在178 ℃左右,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度大約58 ℃。研究[15-16]表明,聚乳酸有3種結(jié)晶形式(α、β、γ),且熔點(diǎn)185 ℃的α結(jié)構(gòu)相比于175 ℃的β結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定,而γ結(jié)構(gòu)只被觀察到是外延結(jié)晶的結(jié)果,該結(jié)構(gòu)有利于分析聚乳酸β結(jié)構(gòu),聚乳酸與其他熱塑性塑料相比,其具有高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度,低熔點(diǎn)的特性。聚乳酸與其他熱塑性塑料熔點(diǎn)與玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的比較如圖4所示[15]。室溫下,聚乳酸處于半結(jié)晶態(tài)或非結(jié)晶態(tài),聚乳酸可以達(dá)到的最大結(jié)晶度與其分子量和所含乳酸濃度有關(guān),最大熔融焓隨著聚乳酸分子量和單位濃度降低而減少[17]。

圖4 聚乳酸與其他熱塑性塑料熔點(diǎn)與玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的比較Fig.4 Comparison of melting point and glass transition temperature between PLA and other thermoplastics

聚乳酸除具備較好的力學(xué)性能以外,其還具備良好的生物相容性和生物可吸收性以及優(yōu)良的服用性能,其制備的長(zhǎng)絲具有芯吸導(dǎo)濕性、良好的抗紫外線性、抗菌性、回彈性和懸垂性,使其能夠應(yīng)用到醫(yī)療、服用、家紡等領(lǐng)域,但其長(zhǎng)絲制備仍是目前需要研究的問(wèn)題[18]。聚乳酸長(zhǎng)絲橫截面與縱截面如 圖5 所示[19],從圖中可以看出：聚乳酸其纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)在橫截面上近似圓形,縱向光滑平直。聚乳酸長(zhǎng)絲回潮率為0.79%,疏水性強(qiáng);力學(xué)性能總體上優(yōu)異,彈性回復(fù)性較好,濕熱和干熱條件下熱收縮嚴(yán)重,不利于生產(chǎn)加工以及織造[19]。

圖5 PLA長(zhǎng)絲橫截面與縱向形態(tài)結(jié)構(gòu)Fig.5 Cross section and longitudinal morphological structure of PLA filament

2 納米填料增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料

為增強(qiáng)聚乳酸的力學(xué)性能,改善聚乳酸熱穩(wěn)定性、結(jié)晶度,通常使用納米填料制備聚乳酸復(fù)合材料。納米填料以納米尺寸分散在聚乳酸基體中,通過(guò)熔融共混、溶液澆筑等方式與聚乳酸復(fù)合。

常見(jiàn)的納米填料根據(jù)不同尺寸和形狀可以分為3類[20]：a)片狀納米材料,厚度約為1 nm,縱橫比至少為25,常見(jiàn)材料為石墨烯片、蒙脫土等;b)線狀納米材料,直徑低于100 nm,縱橫比至少為100,常見(jiàn)材料包括納米纖維素、碳納米管等;c)納米顆粒,尺寸小于100 nm,常見(jiàn)材料有二氧化硅顆粒、金屬氧化物等。常見(jiàn)填料幾何形狀及其各自表面積體積比如圖6所示[20],納米填料具有納米尺寸,因此在給定體積下?lián)碛休^大表面積。

t.層厚度;r.纖維、顆粒半徑;l.纖維、納米片長(zhǎng)度

2.1 片狀納米材料

石墨烯片作為碳納米材料,具有良好導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性,被廣泛用于改善聚合物的力學(xué)、熱學(xué)和電學(xué)性能[21]。石墨烯一般在復(fù)合材料中起到應(yīng)力承載作用,從而提升聚乳酸的力學(xué)性能,但是石墨烯對(duì)聚乳酸結(jié)晶性能的影響也會(huì)造成性能變化。

包晨露[22]設(shè)計(jì)了母粒-熔融復(fù)合法制備PLA/石墨烯納米復(fù)合材料,石墨烯在PLA中形成良好的分散和層離狀態(tài),顯著地提高了材料的結(jié)晶性能、導(dǎo)電性、力學(xué)性能。但是,不同的制備工藝影響石墨烯對(duì)聚乳酸結(jié)晶度的作用,造成聚乳酸復(fù)合材料性能的差異。陳艷華[23]采用溶液共混法制備了PLA/石墨烯納米復(fù)合材料,石墨烯在聚乳酸基體中分散均勻,但納米復(fù)合材料的冷結(jié)晶峰向高溫方向移動(dòng),表明石墨烯在聚乳酸非等溫結(jié)晶過(guò)程中起異相成核劑的作用從而阻礙結(jié)晶。趙陽(yáng)等[24]采用溶液共混法制得PLA/氧化石墨烯復(fù)合材料,測(cè)試結(jié)果表明,氧化石墨烯并未對(duì)PLA的晶格結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞,并提升了PLA的結(jié)晶度;復(fù)合材料的接觸角為60.88°,比PLA降低了24.84%,氧化石墨烯提高了聚乳酸的親水性。上述研究表明,相同的制備工藝下,氧化石墨烯與石墨烯的差異影響了復(fù)合材料性能。

除力學(xué)性能之外,石墨烯也可賦予聚乳酸復(fù)合材料優(yōu)異的電學(xué)性能。Shi等[25]采用一種局部富集策略(LES),通過(guò)精確控制填料的選擇性分布,制備PLA/石墨烯納米片復(fù)合材料相比于常規(guī)的熔融復(fù)合法制備的材料具有更高的導(dǎo)電性和電磁干擾屏蔽性能,可用于熔融沉積建模三維打印。

石墨烯及其衍生物作為聚合物復(fù)合材料的增強(qiáng)體,在增強(qiáng)材料強(qiáng)度的同時(shí)往往會(huì)犧牲材料基體本身的韌性使得材料趨于脆性,可以通過(guò)調(diào)節(jié)石墨烯含量,對(duì)石墨烯進(jìn)行表面改性等方式來(lái)進(jìn)行解決[26]。

2.2 納米纖維

碳納米管(CNTs)因其優(yōu)異的力學(xué)性能、熱學(xué)、電學(xué)性能常被用于增強(qiáng)聚合物性能,然而碳納米管與聚合物之間的界面結(jié)合性能較差,將碳納米管應(yīng)用于聚乳酸基體還存在團(tuán)聚問(wèn)題[27-28]。針對(duì)這些問(wèn)題,有研究者對(duì)碳納米管進(jìn)行表面改性來(lái)解決。吳改紅[28]對(duì)CNTs進(jìn)行膠囊化修飾來(lái)降低CNTs表面能,從而提高分散性;當(dāng)CNTs膠囊的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%時(shí),分散性最好,與PLA基體的界面結(jié)合能力也最強(qiáng),力學(xué)性能最優(yōu)異;膠囊化CNTs增加復(fù)合纖維的取向度,對(duì)纖維起到增韌增強(qiáng)作用,該P(yáng)LA復(fù)合纖維還可與其他紗線進(jìn)行混紡。還有研究者從制備工藝著手提升聚乳酸力學(xué)性能。如Huang等[29]通過(guò)熱軋和冷軋工藝軋制PLA/多壁碳納米管復(fù)合材料,在75 ℃、軋制率為50%條件下,PLA的斷裂伸長(zhǎng)率由5.9%增加到190.1%;在室溫下,當(dāng)軋制率為50%時(shí),PLA的拉伸強(qiáng)度和彈性模量分別從59.4 MPa和1763.7 MPa提高到70.4 MPa和2557.6 MPa。

除常見(jiàn)的碳納米管外,納米纖維素也常被用于增強(qiáng)聚乳酸性能,但親水性納米纖維素與疏水性聚乳酸的界面相容較差,影響復(fù)合材料性能。史軍華等[30]提取納米纖維素(CNC),利用丁酸酐對(duì)CNC進(jìn)行表面改性,得到丁酸酯化納米纖維素(BCNC)通過(guò)溶液澆筑法制備BCNC/PLA復(fù)合材料;當(dāng)BCNC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%時(shí),聚乳酸膜的拉伸強(qiáng)度提升了30.1%,且膜的透光率保持在60.0%以上,但是水蒸氣透過(guò)率和氧氣透過(guò)率分別下降了60.0%和35.0%。

對(duì)納米纖維進(jìn)行表面改性來(lái)提升填料與聚乳酸的界面相容性是常見(jiàn)的方法,還有通過(guò)調(diào)節(jié)工藝參數(shù)、添加增容劑、采用較低的納米填料含量使得填料與聚乳酸更好地相互作用[31],或?qū)廴樗徇M(jìn)行接枝改性再通過(guò)納米填料來(lái)增強(qiáng)復(fù)合材料性能[32]。

2.3 納米顆粒

鄂毅等[33]采用溶液澆鑄法制備了PLA/銀納米線(AgNWs)納米復(fù)合材料,結(jié)果表明：加入AgNWs使PLA基體的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度下降了5～6 ℃;少量的AgNWs能夠促進(jìn)PLA結(jié)晶,而過(guò)量的AgNWs對(duì)PLA的結(jié)晶有阻礙作用;當(dāng)AgNWs質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%時(shí),PLA基體的成核密度、結(jié)晶度、結(jié)晶速率達(dá)到最大。Murariu等[34]對(duì)ZnO納米顆粒表面進(jìn)行硅烷化處理后與PLA熔融共混,PLA/硅烷化ZnO納米復(fù)合材料力學(xué)性能良好,拉伸強(qiáng)度在55～65 MPa,熱穩(wěn)定性得到改善并且納米顆粒分散均勻,該復(fù)合材料可以進(jìn)行熔紡并具有抗菌作用。

除使用無(wú)機(jī)納米顆粒作為PLA基納米復(fù)合材料的分散相,許多研究者采用有機(jī)分散相來(lái)增強(qiáng)PLA性能。Boarino等[35]使用PLA接枝木質(zhì)素納米顆粒來(lái)增強(qiáng)PLA基薄膜的性能,改性木質(zhì)素納米顆粒均勻分散在聚乳酸中,木質(zhì)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)10%。Kongkaoroptham等[36]將聚乙二醇甲基醚甲基丙烯酸酯-接枝-殼聚糖(PEGMA-graft-CSNP)納米顆粒與PLA熔融共混,在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的低含量下,PEGMA-graft-CSNP/PLA的熱分解溫度從純PLA的394 ℃提升至408 ℃,提高PLA的熱穩(wěn)定性;PEGMA-graft-CSNP/PLA共混物的力學(xué)性能,質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2%時(shí),拉伸強(qiáng)度下降6.17%,斷裂伸長(zhǎng)率增加34.21%,彈性模量降低27.82%,使PLA從脆性向更好的韌性轉(zhuǎn)變。

此外有研究者利用無(wú)機(jī)/有機(jī)納米顆粒作為分散相來(lái)提升聚乳酸性能,如He等[37]采用無(wú)機(jī)二氧化硅作為剛性核,有機(jī)聚丙烯酸丁酯作為柔性殼制備核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒,用于增強(qiáng)增韌聚乳酸,結(jié)論表明,PLA的斷裂伸長(zhǎng)率、拉伸韌性和抗沖擊性能均有所增強(qiáng)。

納米顆粒增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料性能提升需要解決的核心是填料的團(tuán)聚問(wèn)題,目前,納米顆粒表面改性和合理控制填料含量是提升聚乳酸最佳性能效果仍是常見(jiàn)的方式。

納米填料增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料性能具體見(jiàn)表2。

表2 納米填料增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料的性能Tab.2 Properties of nanofiller-reinforced polylactic acid composites

3 納米填料增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料的應(yīng)用

聚乳酸其良好的生物可降解性能,使其成為有效代替石油基塑料的原料之一,并在包裝領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。Iglesias-Montes等[38]將PLA/聚3-羥基丁酸酯共混物與三丁酸甘油三酯共混后,添加甲殼素納米顆粒制備的納米復(fù)合材料,提高了阻擋氧氣和二氧化碳的性能,并表現(xiàn)出阻擋紫外線的效果。Yakdoumi等[39]采用聚多巴胺包裹多壁碳納米管(PDA-MWCNTs)和二氧化鈦改性聚多巴胺包裹多壁碳納米管(TiO2-PDA-MWCNTs)作為納米填料增強(qiáng)聚乳酸,通過(guò)熔融共混方式制備用于抗菌包裝材料的聚乳酸納米復(fù)合材料薄膜,納米填料作為成核劑提高了聚乳酸的結(jié)晶度,此外,納米填料對(duì)聚乳酸的力學(xué)和阻隔性能均產(chǎn)生了積極影響,并且聚乳酸/改性多壁碳納米管納米復(fù)合薄膜表現(xiàn)出更強(qiáng)的抗菌和抗真菌活性。Ren等[40]從農(nóng)業(yè)廢棄物提取微晶纖維素與PLA制備生物相容性膜,應(yīng)用于植物的保鮮。Fathima等[41]制備PLA/納米殼聚糖薄膜,對(duì)鮮蝦具有保鮮作用并對(duì)好氧微生物有一定的抑菌作用。

石墨烯、多壁碳納米管等納米填料在增強(qiáng)聚乳酸力學(xué)性能的同時(shí)還提升聚乳酸的電學(xué)性能,其復(fù)合材料擴(kuò)寬了聚乳酸在紡織工程領(lǐng)域的應(yīng)用。在智能可穿戴方面,Li等[42]采用靜電紡絲法制備聚乳酸/石墨烯復(fù)合納米纖維,聚乳酸/石墨烯靜電紡復(fù)合納米纖維的相對(duì)結(jié)晶度由9%提高到30%,并且將聚乳酸/石墨烯靜電紡納米纖維氈與聚酯織物、聚二甲基硅氧烷共同制備了壓電生物電子皮膚傳感器,具有監(jiān)測(cè)人體脈搏等功能。Ryu等[43]提出了一種靈活、鈍化良好、基于聚合物納米復(fù)合材料的纖維溫度傳感器,該纖維溫度傳感器由聚乳酸、導(dǎo)電碳填料、還原氧化石墨烯和高柔性線性低密度聚乙烯鈍化層的導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料通過(guò)熱拉伸工藝制成,表現(xiàn)出可靠的溫度響應(yīng),滿足可穿戴光纖傳感器的長(zhǎng)期應(yīng)用要求,在可穿戴、電子皮膚和其他生物醫(yī)學(xué)設(shè)備中的應(yīng)用潛力巨大。雖然聚乳酸復(fù)合材料因納米填料增強(qiáng)性能使其在智能可穿戴方面的應(yīng)用不斷被開(kāi)發(fā),但是其在紡織纖維等方面的應(yīng)用不多,需要不斷深入研究發(fā)展。

聚乳酸具有良好的生物相容性、無(wú)毒,在生命醫(yī)藥領(lǐng)域常被用于制備組織支架、藥物負(fù)載等,然而其疏水性,韌性差等問(wèn)題限制了聚乳酸的應(yīng)用潛力。Hong等[44]利用羥基磷灰石表面接枝聚乳酸納米顆粒對(duì)聚乳酸進(jìn)行增強(qiáng)增韌,促進(jìn)軟骨細(xì)胞在聚乳酸/g-HAP復(fù)合膜上的粘附和增殖。Kanak等[45]使用靜電紡絲技術(shù)制備聚乳酸/納米羥基磷灰石納米復(fù)合材料,具有良好的藥物負(fù)載性能,可用作潛在的抗菌藥物載體,用于牙科和骨科領(lǐng)域的持續(xù)藥物釋放。Patel等[46]同樣采用靜電紡絲技術(shù)制備聚乳酸/纖維素納米晶復(fù)合支架,復(fù)合支架不僅提升了力學(xué)和熱學(xué)性能,還具有更好的生物相容性使其表面的細(xì)胞活力更高,但是纖維素納米晶的形態(tài)對(duì)支架的生物相容性有很大影響。在生命醫(yī)藥領(lǐng)域,研究者們重點(diǎn)利用納米填料增強(qiáng)聚乳酸力學(xué)性能激發(fā)聚乳酸納米復(fù)合材料在組織支架方面的應(yīng)用,同時(shí)還考慮保持并提升材料的生物相容性讓細(xì)胞更有效地吸附增殖,以及提升材料負(fù)載藥物的性能并合理釋放。

納米填料增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料在各領(lǐng)域中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)與不足具體見(jiàn)表3。

表3 納米填料增強(qiáng)聚乳酸應(yīng)用存在的優(yōu)勢(shì)與不足Tab.3 Advantages and shortcomings of nanofiller-enhanced polylactic acid applications

4 結(jié) 語(yǔ)

本文對(duì)聚乳酸合成方法及其主要性能進(jìn)行了闡述。聚乳酸作為生物可降解材料,以生物質(zhì)為原料如番薯、土豆等均可再生,并通過(guò)直接法或間接法聚合產(chǎn)生,使其具有可以完全降解的性能,安全無(wú)毒,降解后產(chǎn)生的二氧化碳和水對(duì)環(huán)境無(wú)污染,是一種良好的環(huán)境友好型材料。聚乳酸力學(xué)性能及物理性能良好,可以適應(yīng)熱塑、吹塑等加工方式,以及其自身較好的生物相容性,使得聚乳酸可以被廣泛應(yīng)用在包裝、生命醫(yī)藥等領(lǐng)域。

目前,常見(jiàn)的納米填料包括片狀納米材料,線狀納米材料以及納米顆粒,均可作為增強(qiáng)體分散于聚乳酸基體并制備成聚乳酸納米復(fù)合材料,這些復(fù)合材料主要側(cè)重于提升聚乳酸的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性或結(jié)晶度,但是并未改善聚乳酸親水性差、抗紫外線性能弱以及易燃等缺陷,這仍需要對(duì)聚乳酸進(jìn)行化學(xué)或物理改性來(lái)得到改善。而且,在對(duì)納米填料增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料的研究中,在增強(qiáng)增韌聚乳酸的同時(shí)也伴隨著分散相與基體界面結(jié)合性能較差,分散不均勻等問(wèn)題,如何更有效地提升納米填料與聚乳酸的相容性,減少納米填料的團(tuán)聚現(xiàn)象仍是目前需要不斷深入研究的課題。

隨著納米填料增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料的深入研究,聚乳酸力學(xué)性能得以更好提升,對(duì)聚乳酸脆性的改善使其在包裝領(lǐng)域的應(yīng)用不斷被開(kāi)發(fā),使其成為代替石油基塑料和綠色可降解環(huán)保塑料的最有潛力的材料之一。在紡織工程領(lǐng)域,納米填料增強(qiáng)聚乳酸性能從而擴(kuò)大了聚乳酸在智能可穿戴方面的應(yīng)用,但對(duì)復(fù)合材料研究較多的還是薄膜,對(duì)纖維制品的研究還有待深入。納米填料增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料廣泛應(yīng)用在藥物負(fù)載和組織支架等生命醫(yī)藥領(lǐng)域,研究的側(cè)重點(diǎn)主要還是在提升聚乳酸的力學(xué)性能,增加其韌性,在未來(lái)期望可以側(cè)重于功能化聚乳酸復(fù)合材料的研究,更好地提升材料的抗菌、藥物釋放、保鮮、阻燃等性能,以及加強(qiáng)對(duì)復(fù)合材料紡絲工藝或纖維制品的研究,綜合提升聚乳酸復(fù)合材料的性能,拓寬聚乳酸應(yīng)用領(lǐng)域,使其能在特殊的工程領(lǐng)域得到運(yùn)用。