PVA⁃g⁃PDLA的合成及其对PLLA/PVA共混物的改性研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.10.002

中国塑料 ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (10): 6-11.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2025.10.002

PVA⁃g⁃PDLA的合成及其对PLLA/PVA共混物的改性研究

蒙赫, 姜丽, 张凯(), 杨鸣波()

四川大学高分子科学与工程学院，先进高分子材料全国重点实验室，成都 615000

收稿日期:2025-04-17 出版日期:2025-10-26 发布日期:2025-10-21
通讯作者: 张凯，副教授，研究方向为高分子材料微纳加工及结构控制与应用，k.zhang@scu.edu.cn；
杨鸣波，教授，研究方向为高分子材料成型加工方法及加工工艺，yangmb@scu.edu.cn
E-mail:k.zhang@scu.edu.cn;yangmb@scu.edu.cn
作者简介:第一联系人：地址：北京市海淀区阜成路11号《中国塑料》杂志社
邮编：100048

Synthesis of PVA⁃g⁃PDLA and its modification for PLLA/PVA blends

MENG He, JIANG Li, ZHANG Kai(), YANG Mingbo()

National Key Laboratory of Advanced Polymer Materials，College of Polymer Science and Engineering，Sichuan University，Chengdu 615000，China

Received:2025-04-17 Online:2025-10-26 Published:2025-10-21
Contact: ZHANG Kai, YANG Mingbo E-mail:k.zhang@scu.edu.cn;yangmb@scu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

左旋聚乳酸（PLLA）因其优异的环保性、加工性以及力学性能而被广泛关注。然而，PLLA较低的韧性和熔体强度极大限制了其作为吹塑薄膜材料。为解决该问题，本文首先利用右旋聚乳酸（PDLA）与聚乙烯醇（PVA）反应，成功合成了接枝共聚物PVA⁃g⁃PDLA，并将其通过直接熔融共混法和母料熔融共混法与PLLA/PVA进行共混。研究了直接法和母料法制备的PLLA/PVA/PVA⁃g⁃PDLA共混物结晶性能、流变特性、松弛行为和冲击性能。结果表明，相比于直接法，母料法制备的PLLA/PVA/PVA⁃g⁃PDLA共混物中形成了数量更多、尺寸更小的立构复合晶（SC晶），显著提高了共混材料的熔体强度，改善其松弛行为，促使其在180 ℃下的特征松弛时间增加，并且在熔体拉伸流变中表现出了明显的拉伸硬化现象。此外，母料法制备的PLLA/PVA/PVA⁃g⁃PDLA共混材料具有更好的冲击韧性，其冲击强度达到了6.03 kJ/m²，分别为纯PLLA和直接法制备的PLLA/PVA/PVA⁃g⁃PDLA的3.8倍和2.5倍。

关键词: 聚乳酸, 聚乙烯醇, 接枝聚合物, 熔体强度, 冲击韧性

Abstract:

Poly（L⁃lactic acid）（PLLA） has attracted significant attention due to its environmental friendliness， processability， and mechanical properties. However， its low toughness and melt strength greatly limit its use as a blown film material. To solve this problem， we synthesized a graft copolymer， poly（vinyl alcohol）（PVA）⁃g⁃poly（D⁃lactic acid）（PDLA）， via the reaction of PDLA with PVA. This copolymer was then blended with PLLA/PVA using both direct and masterbatch melt blending methods. The crystallization behavior， rheological properties， relaxation behavior， and impact properties of the resulting blends were further investigated. The results indicated that， compared to the direct method， the masterbatch method produced blends with more and smaller stereo⁃complex crystals. This enhanced the melt strength， improved the relaxation behavior （increasing the characteristic relaxation time at 180 °C）， and induced clear strain hardening in extensional rheology. Additionally， the masterbatch blends exhibited superior impact toughness， with an impact strength of 6.03 kJ/m². This value is 3.8 times and 2.5 times higher than that of pure PLLA and the direct⁃method blend， respectively.

Key words: poly（L?lactic acid）, poly（vinyl alcohol）, graft copolymer, melt strength, impact toughness

中图分类号:

TQ321

蒙赫, 姜丽, 张凯, 杨鸣波. PVA⁃g⁃PDLA的合成及其对PLLA/PVA共混物的改性研究[J]. 中国塑料, 2025, 39(10): 6-11.

MENG He, JIANG Li, ZHANG Kai, YANG Mingbo. Synthesis of PVA⁃g⁃PDLA and its modification for PLLA/PVA blends[J]. China Plastics, 2025, 39(10): 6-11.

图/表 9

图1 聚合物PDLA、PVA⁃MA、PVA⁃g⁃PDLA的核磁共振氢谱图

Fig.1 1H⁃NMR spectra of PDLA， PVA⁃MA and PVA⁃g⁃PDLA

图2 不同方法制备的PLLA/PVA/PVA⁃g⁃PDLA的XRD 和DSC 曲线

Fig.2 XRD and DSC curves of PLLA/PVA/PVA⁃g⁃PDLA prepared by different methods

样品

hlk 110 晶粒

尺寸/Å

hlk 300/030 晶粒

尺寸/Å

hlk 200 晶粒

尺寸/Å

表1 PLLA/PVA/PVA⁃g⁃PDLA共混物SC晶的晶粒尺寸

Tab.1 Grain size of SC crystal of PLLA/PVA/ PVA⁃g⁃PDLA blends

样品	T_m⁃HC/℃	△H_m⁃HC/J·g^-1	T_m⁃SC/℃	△H_m⁃SC/J·g^-1
MB	172.31	33.62	215.18	2.30
Mbb⁃MB	170.30	35.27	210.29	2.57

表2 PLLA/PVA/PVA⁃g⁃PDLA共混物的DSC数据

Tab.2 DSC data of the PLLA/PVA/PVA⁃g⁃PDLA blends

图3 PLLA/PVA/PVA⁃g⁃PDLA共混物的动态流变特性

Fig.3 Dynamic rheological properties of PLLA/PVA/PVA⁃g⁃PDLA blends

图4 PLLA/PVA/PVA⁃g⁃PDLA共混物在180 ℃ 和200 ℃下的松弛时间谱

Fig.4 Relaxation time spectra of PLLA/PVA/PVA⁃g⁃PDLA blends at 180 ℃ and 200 ℃

图5 PLLA/PVA/PVA⁃g⁃PDLA共混物的拉伸流变曲线

Fig.5 Tensile rheological curve of the PLLA/PVA/PVA⁃g⁃PDLA blends

图6 纯PLLA和PLLA/PVA/PVA⁃g⁃PDLA共混物的缺口冲击强度

Fig.6 Notched impact strength of the pure PLLA and the PLLA/PVA/PVA⁃g⁃PDLA blends

图7 PLLA/PVA/PVA⁃g⁃PDLA共混物的冲击断面形貌

Fig.7 Impact surface morphology of the PLLA/PVA/PVA⁃g⁃PDLA blends

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PVA⁃g⁃PDLA的合成及其对PLLA/PVA共混物的改性研究

Synthesis of PVA⁃g⁃PDLA and its modification for PLLA/PVA blends

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