PPC与PLA共混物的流变学及力学性能研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.06.007

中国塑料 ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (6): 31-35.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2025.06.007

PPC与PLA共混物的流变学及力学性能研究

周琦¹^,²^,³, 李全¹(), 李雅静¹(), 刘新安¹, 谷新春¹, 黄守莹³

^1.中国化学赛鼎宁波工程有限公司，浙江宁波 315048
^2.宁波工程学院材化学院，浙江宁波 315211
^3.天津大学化工学院，天津 300354

收稿日期:2025-01-09 出版日期:2025-06-26 发布日期:2025-06-20
通讯作者: 李全，liquan@sedinnb.com
李雅静，liyajing@sedinnb.com
E-mail:liquan@sedinnb.com;liyajing@sedinnb.com

Rheological and mechanical properties of PPC and PLA blends

ZHOU Qi¹^,²^,³, LI Quan¹(), LI Yajing¹(), LIU Xinan¹, GU Xinchun¹, HUANG Shouying³

^1.China Sedin Ningbo Engineering Co，Ltd，Ningbo 315048，China
^2.School of Material Science and Chemical Engineering，Ningbo University of Technology，Ningbo 315211，China
^3.School of Chemical Engineering，Tianjin University，Tianjin 300354，China

Received:2025-01-09 Online:2025-06-26 Published:2025-06-20
Contact: LI Quan, LI Yajing E-mail:liquan@sedinnb.com;liyajing@sedinnb.com

摘要/Abstract

摘要：

将聚乳酸（PLA）与聚碳酸亚丙酯（PPC）熔融共混，通过差示扫描量热仪、万能试验机、水蒸气通过率测试仪、旋转流变仪等测试，考察了不同比例PPC/PLA共混物的热稳定性、力学性能、水蒸气阻隔性能和流变特性。结果表明，当PLA含量超过20/100之后，两种材料出现分相，但共混物的加工性能、水蒸气阻隔性，拉伸性能等均有提高，当PPC/PLA达到100/50时，各项性能明显增强，有效改善了PPC的应用性能。

关键词: 聚碳酸亚丙酯, 聚乳酸, 流变, 力学性能, 水蒸气阻隔性

Abstract:

In this study， polylactic acid （PLA） was melt⁃blended with poly（propylene carbonate）（PPC） at varying composition ratios using a twin⁃screw extruder. The thermal stability， mechanical properties， water vapor barrier performance， and rheological behavior of the PLA/PPC blends were systematically analyzed via differential scanning calorimetry， universal tensile testing， water vapor transmission rate measurements， and rotational rheometry. The results indicated that phase separation occured between PLA and PPC when the PLA/PPC ratio exceeded 20/100. Despite this， the blends exhibited enhanced processing performance， improved water vapor barrier properties， and superior tensile strength. Notably， when the PLA/PPC ratio surpassed 50/100， all evaluated properties， including rheological behavior， barrier efficiency， and mechanical performance， demonstrated significant improvement.

Key words: polypropylene carbonate, polylactic acid, rheological property, mechanical property, water vapor barrier property

中图分类号:

TQ321

周琦, 李全, 李雅静, 刘新安, 谷新春, 黄守莹. PPC与PLA共混物的流变学及力学性能研究[J]. 中国塑料, 2025, 39(6): 31-35.

ZHOU Qi, LI Quan, LI Yajing, LIU Xinan, GU Xinchun, HUANG Shouying. Rheological and mechanical properties of PPC and PLA blends[J]. China Plastics, 2025, 39(6): 31-35.

图/表 8

样品	PPC/g	PLA/g
PPC	35.58	0
100/1	35.39	0.366
100/5	35.74	1.787
100/10	35.95	3.588
100/20	35.44	7.11
100/30	35.31	10.61
100/40	35.55	14.21
100/50	35.74	17.87
PLA	0	37.54

表1 PPC/PLA共混物的配比

Tab.1 Ratio of the PPC/PLA blends

图1 样品的DSC二次升温曲线

Fig.1 DSC second heating curves of the samples

样品	T_g¹/℃	T_g² /℃	T_m/℃
PPC	29.53	-	-
100/1	30.41	-	-
100/5	31.04	-
100/10	31.83	-	-
100/20	32.22	55.23	156.00
100/30	33.60	56.34	154.54
100/40	32.74	54.76	153.94
100/50	32.60	53.52	152.35
PLA	-	59.02	155.17

表2 样品的Tg和Tm

Tab.2 Tg and Tm of the samples

图2 样品的复数黏度⁃角频率曲线

Fig.2 Complex viscosity vs. angular frequency curves of the samples

图3 样品的动态黏度（η′）和弹性黏度（η″）的关系（Cole⁃Cole曲线）

Fig.3 Relationship between dynamic viscosity （η′） and elastic viscosity （η″） of the samples （Cole⁃Cole plot）

图4 样品的G'、G″与w的关系曲线

Fig.4 Angular frequency （ω） dependence of storage modulus （G'） and loss modulus （G″） for various samples

样品	水蒸气透过率/g∙（m²∙24h）^-1	拉伸强度/MPa	断裂伸长率/%	弹性模量/MPa
PPC	29.19	28.89±0.51	9.65±0.50	810.5±23.1
100/1	26.32	28.28±0.84	9.80±0.52	665.8±58.4
100/5	25.91	31.03±0.80	10.17±0.74	737.6±41.3
100/10	27.54	32.62±0.24	9.91±0.09	620.5±53.6
100/20	27.85	34.11±0.04	10.44±0.73	815.8±53.4
100/30	27.75	35.27±0.95	10.40±0.58	869.5±41.9
100/40	29.54	37.99±1.04	10.30±0.30	760.1±50.9
100/50	19.69	41.55±2.03	10.75±0.28	853.6±76.4
PLA	19.44	67.87±0.08	11.10±0.52	451.2±80.7

表3 样品的水蒸气阻隔性与力学性能测试结果

Tab.3 Water vapor barrier properties and mechanical test results of the samples

图5 100/30共混物的拉伸测试曲线

Fig.5 Tensile test curves of 100/30 blend

参考文献 22

1	陈学思，陈国强，陶友华，等. 生态环境高分子的研究进展［J］. 高分子学报， 2019， 50（10）： 1 068⁃1 082.
	CHEN X S， CHEN G Q， TAO Y H， et al. Research progress in eco⁃polymers ［J］. Acta Polymerica Sinica， 2019， 50（10）： 1 068⁃1 082.
2	杨菊香，张雅欣，贾园，等. 可降解高分子材料的制备及其降解机理［J］. 塑料， 2021， 50（02）： 108⁃114.
	YANG J X， ZHANG Y X， JIA Y， et al. Preparation of degradable composite and its application development ［J］. Plastics， 2021， 50（2）： 108⁃114.
3	Inoue S. Copolymerization of carbon dioxide and epoxide with organometallic compounds Macromolecular［J］. Macromolecular Chemistry & Physics， 1969， 130（1）： 210⁃220.
4	陈瑞英，赵培荣，刘宏金，等．可降解地膜在马铃薯上的应用效果研究［J］．中国农学通报， 2022， 38（06）： 37⁃41.
	CHEN R Y， ZHAO P R， LIU H J， et al. The application effect of degradable film in potato production［J］. Chinese Agricultural Science Bulletin， 2022， 38（6）： 37⁃41.
5	Haneef I N H M， Buys Y F， N M，et al. Miscibility， mechanical， and thermal properties of polylactic acid/polypropylene carbonate （PLA/PPC） blends prepared by melt⁃mixing method［J］. Materials Today： Proceedings， 2019， 17（03）： 534⁃542.
6	陈灵志. 聚碳酸亚丙酯的研究进展［J］. 化学工程与装备， 2017（7）： 219⁃221.
	CHEN L Z. Research progress of propylene carbonate ［J］. Chemical Engineering & Equipment， 2017（7）： 219⁃221.
7	李祥瑞，孟令宇，秦泽秀，等. 改性聚碳酸亚丙酯研究进展［J］. 工程塑料应用， 2022， 50（3）： 164⁃169.
	LI X R， MENG L Y， QIN Z X， et al. Research progress of modified propylene carbonate ［J］.Engineering Plastics Application， 2022， 50（3）：164⁃169.
8	林鸿裕，夏新曙，杨松伟，等. ADR4370F聚乳酸流变行为与力学性能的影响［J］. 中国塑料， 2017， 6（31）： 54⁃58.
	LIN H Y， XIA X S， YANG S W， et al. Effect of epoxy chain extender on rheological behavior and mechanical properties of poly（lactic acis）［J］. China Plastics， 2017， 31（6）： 54⁃58.
9	宫贵贞，仝梦玉，董黎明，等. PLA/MCC复合材料的制备及其性能［J］. 合成树脂及塑料， 2020， 37（02）： 9⁃12+40.
	GONG G Z， TONG M Y.， DONG L M， et al. Preparation and properties of PLA/MCC composites ［J］. China Synthetic Resin and Plastics， 2020， 37（2）： 9⁃12+40.
10	魏泽昌，蔡晨阳，王兴，等. 生物可降解高分子增韧聚乳酸的研究进展［J］. 材料工程， 2019， 47（5）： 34⁃42.
	WEI Z C， CAI C Y， WANG X， et al. Research progress on toughening ploylactic acid by renewable and biodegradable polymers ［J］. Journal of Materials Engineering， 2019， 47（5）： 34⁃42.
11	Bora D， Dutta H， Saha B， et al. A review on the modification of polypropylene carbonate （PPC） using different types of blends/composites and its advanced uses［J］. Materialstoday Communications， 2023， 37（76）： 130⁃131.
12	Meng L X， Kun X S， Ming Z Z， et al. Effects of chain extender and uniaxial stretching on the properties of PLA/PPC/mica composites［J］. Polymers for Advanced Technologies， 2019， 30（9）： 2 436⁃2 446.
13	苑振烨. 聚乳酸共混改性聚碳酸亚丙酯材料的研究［D］. 天津：天津大学， 2022.
14	王淑芳，陶剑，郭天瑛. 脂肪族聚碳酸酯（PPC）于聚乳酸（PLA）共混型生物降解材料的热学性能、力学性能和生物降解性研究［J］. 离子交换与吸附， 2007， 23（1）： 1⁃9.
	WANG S F， TAO J， GUO T Y， et al. Thermal characteristics， mechanical properties and biodegradability of polycarbonates/poly（lactic acid）（PPC/PLA） blends ［J］. Ion Exchange and Adsorption， 2007， 23（1）： 1⁃9.
15	Haneef I N H M， Buys Y F， Shaffiar N M， et al. Miscibility， mechanical， and thermal properties of polylactic acid/polypropylene carbonate （PLA/PPC） blends prepared by melt⁃mixing method［J］. Materialstoday： Proceedings， 2019， 17（3）： 534⁃542.
16	翟微，孙健健，王博华，等. 胺端基型超支化乙二胺三嗪聚合物对PLA/PPC的增韧改性研究［J］. 中国塑料， 2020， 34（6）： 27⁃33.
	ZHAI W， SUN J J， WANG B H， et al. Study on toughening modification of PLA/PPC blends with hyperbranched ethylenediamine trazine polymer ［J］. China Plastics， 2020， 34（6）： 27⁃33.
17	Haneef I N H M， Buys Y F， Shaffiar N M， et al. Mechanical， morphological， thermal properties and hydrolytic degradation behavior of polylactic acid/polypropylene carbonate blends prepared by solvent casting［J］. Polymer Engineering and Science， 2020， 60（11）： 2 876⁃2 886.
18	Song L X， Li Y C， Meng X Y， et al. Crystallization， Structure and Signiﬁcantly Improved Mechanical Properties of PLA/PPC Blends Compatibilized with PLA⁃PPC Copolymers［J］. Reactions Initiated with TBT or TDI Polymers， 2021， 13（19）： 3 245⁃3 261.
19	王翔宇，赛华捷，张玉霞，等. PLA/PPC/OMMT纳米复合材料的结构与性能研究［J］. 中国塑料， 2018， 32（2）： 49⁃56.
	WANG X Y， SAI H J， ZHANG Y X， et al. Phase morphology and properties of ternary PLA/PPC/OMMT nanocomposites ［J］. China Plastics， 2018， 32（2）： 49⁃56.
20	Bora D， Duarah R， Barman P， et. al . Development of Eco⁃Friendly and Durable Composites： Polypropylene Carbonate （PPC）⁃Polylactic Acid （PLA）/ZIF-8 for Packaging Applications［J］. ACS Applied Polymer Materials， 2024， 6（17）： 10 380⁃10 392.
21	Kwon Y， Gavande V， Im D， et. al . Degradation Dynamics and Mechanical⁃Thermal Response of Polylactide/Poly（Propylene Carbonate） Blends： Towards Sustainable Material Design［J］. Journal of Polymers and the Environment， 2024， 32： 5 290⁃5 302.
22	李桂丽，谢丹，夏雪莲，等. 纤维素纳米纤维对聚乳酸结晶、流变和拉伸性能的影响［J］. 中国塑料， 2023， 37（4）： 17⁃22.
	LI G L， XIE D， XIA X L， et al. Study on crystallization， rheological behavior and tensile properties of poly（lactic acid）/cellulose nanofiber composites ［J］. China Plastics， 2023， 37（4）： 17⁃22.

[1]	宁丁怡, 赵恬娇, 董亚鹏, 王美珍, 郝新宇, 王波. 共混改性调控聚乳酸结晶及力学性能的研究进展[J]. 中国塑料, 2025, 39(6): 126-132.
[2]	朱奎霖, 吕冲, 郭雷, 陈艺琳, 黄易峰, 赵培琦, 江学良, 游峰. 氧化铈改性聚丙烯复合材料的介电及力学性能研究[J]. 中国塑料, 2025, 39(6): 19-23.
[3]	甄琪, 秦子轩, 张恒, 崔景强, 王国锋, 程文胜, 李晗. 医疗包装用聚乳酸熔喷超细纤维材料的退火工艺研究[J]. 中国塑料, 2025, 39(6): 24-30.
[4]	吴希然, 贾志欣, 刘立君, 李继强, 赵川涛, 陈博杰. PP⁃CGFR/PP⁃LGFR热压⁃注塑一体成型制品力学性能分析[J]. 中国塑料, 2025, 39(5): 1-8.
[5]	冯硕, 周舒毅, 焦洋, 胡淼, 张若轩, 靳玉娟. 端环氧型超支化聚酯对聚乳酸/滑石粉复合材料性能的影响研究[J]. 中国塑料, 2025, 39(5): 36-42.
[6]	郭伟超, 辛晓行, 曾山林, 高新勤, 汤奥斐. 区域分割打印对FDM 3D打印件性能的影响[J]. 中国塑料, 2025, 39(5): 57-62.
[7]	陈业中, 龚德君, 付学俊, 欧阳春平, 张怡, 尹衍升. 润滑剂种类对PBAT/PLA/碳酸钙复合材料力学性能与散发性能的影响[J]. 中国塑料, 2025, 39(5): 77-82.
[8]	姚建民, 毕昕媛, 李瑞珍, 姚媛媛, 刘钊, 杨瑞平, 姜丽娜. 超薄型全生物降解渗水地膜研制及其性能分析[J]. 中国塑料, 2025, 39(5): 95-100.
[9]	杨青林, 周松, 李璨然, 余闻达, 罗玉梅. SEBS⁃g⁃MAH对PPO/PA66复合材料性能和形貌的影响[J]. 中国塑料, 2025, 39(3): 30-35.
[10]	张勋, 刘翔, 方梅, 郭攀, 冯跃战, 黄明, 刘春太. 基于动态高分子基复合材料的一体化T型加筋壁板力学性能仿真研究[J]. 中国塑料, 2025, 39(3): 53-59.
[11]	李万隆, 杨卫民, 王朔, 李长金, 张杨, 谭晶, 阎华, 李好义. CH⁃S04对熔体微分电纺聚乳酸纤维的增强改性研究[J]. 中国塑料, 2025, 39(2): 1-5.
[12]	张辉, 唐站站, 鲍海霞, 程鑫远, 陈斌. 不同环境温度下UPVC管材的力学性能退化研究[J]. 中国塑料, 2025, 39(2): 26-31.
[13]	丁雯. 磷基⁃水性聚氨酯阻燃剂的制备及对棉织物的涂层[J]. 中国塑料, 2025, 39(2): 82-85.
[14]	徐强祥, 张国平, 胡一红, 杨法勇, 赵琼阳, 李志刚. 脱硫胶粉/SBS改性沥青性能及机理研究[J]. 中国塑料, 2025, 39(1): 13-18.
[15]	黄起中. 磷酸酯盐类成核剂对煤基抗冲共聚聚丙烯K8708结晶和力学性能的影响研究[J]. 中国塑料, 2025, 39(1): 19-24.

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Rheological and mechanical properties of PPC and PLA blends

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