聚乳酸作为最具发展潜力的生物基与生物降解高分子材料，具有优异的生物相容性、生物降解性、可加工性以及高的力学强度等优点，但其韧性极差，断裂伸长率与冲击强度低，严重制约了聚乳酸的产业化应用进程。因此，聚乳酸增韧改性成为生物基高分子材料领域的重要研究课题，受到国内外研究者的广泛关注。
与其他石油基脆性聚合物相同，引入弹性体共混是增韧聚乳酸的常用方法。而早期研究，大都将石油基、难降解的弹性体作为聚乳酸的增韧相，这会降低材料的生物质含量与生物降解性，不符合环境友好高分子材料可持续发展的内涵要求。利用可再生高分子增韧聚乳酸则不会降低材料的生物质含量，受到了广泛重视，并取得了重要进展。
西南大学曾建兵教授课题组最近在国际著名刊物Polymer Reviews上撰文综述了可再生高分子增韧聚乳酸的研究进展，全面地介绍了生物基高分子增韧聚乳酸的制备技术、增容策略、增韧效率与增韧机理等，并对聚乳酸增韧改性的未来研究工作进行了展望。
首先详细介绍了聚乳酸的优缺点，针对其缺乏韧性的问题，介绍了常见的增韧聚乳酸的方法，主要包括共聚、增塑与共混改性，并对这三种方法的优缺点进行了对比；紧接着简要回顾了增韧机理，相态结构与界面性质等对增韧效率的影响等基本理论；正文部分系统介绍了生物基聚酯、生物基弹性体、微生物聚酯、天然橡胶及其衍生物与植物油基高分子等可再生高分子对聚乳酸的增韧改性；并展望未来研究不仅立足于可再生高分子对聚乳酸的增韧改性，还需将增韧改性与聚乳酸结晶速度慢、耐热性差等问题相结合，进行聚乳酸高性能化改性，以拓展其应用。
▲图1生物基弹性体增韧聚乳酸动态硫化反应机理
曾建兵教授长期从事聚乳酸的增韧改性研究，利用原位反应加工技术率先较交联聚氨酯弹性体引入聚乳酸基体，通过对交联聚氨酯的分子结构与聚乳酸/交联聚氨酯界面性质与相态结构调控，实现了聚乳酸的超韧(Super-tough)改性（Polym. Chem., 2014, 5, 2530-2539；RSC Adv., 2014, 4,12857-12866）。鉴于上述交联聚氨酯的难降解与不可再生性，该课题组利用动态硫化技术，将生物基且可生物降解的交联聚酯弹性体引入聚乳酸基体中，成功制备了全生物基超韧聚乳酸材料（Biomacromolecules, 2014, 15, 4260-4271），揭示了动态硫化反应机理（图1），以及动态硫化前后共混物相形态变化（图2）。这部分研究工作是在四川大学王玉忠院士的悉心指导下完成的。
▲ 图 2不同条件下制备的生物基弹性体增韧聚乳酸的相态结构
最近，该课题组利用动态硫化技术，将蓖麻油基聚氨酯引入聚乳酸基体中，制备了高韧性材料（图3），仅仅引入5wt%该植物油聚氨酯，即可将聚乳酸的断裂伸长率提升到300%以上（RSC Adv.,2016, 6, 79542-79553）；课题组此前还撰文综述聚乳酸共混物的增容策略，发表在RSC Advances (2015,5,32546-32565)杂志上。
图3蓖麻油基聚氨酯对聚乳酸的增韧改性
参考文献：Wang M, Wu Y, Li Y-D, et al. Progress in toughening poly(lactic acid) with renewable polymers [J]. Polymer Reviews, 2017.
来源：高分子科学前沿
文献链接：
http://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/15583724.2017.1287726
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