【摘 要】
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废弃塑料大多来源于食品包装、医用材料等方面,在自然界条件下难降解,回收成本高,焚烧和掩埋会造成空气和土壤污染。为此,生物降解高分子材料的研究开发成为热点。聚乳酸（PLA）和微晶纤维素（MCC）被称为“绿色生态高分子”,能最终被微生物完全降解生成CO2和H2O。但PLA脆性大,降解周期长限制了其应用范围。MCC原料来源较广（秸秆、大豆皮、石榴皮等）而且价格低廉,将MCC加入PLA基体在改善其性能不足
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废弃塑料大多来源于食品包装、医用材料等方面,在自然界条件下难降解,回收成本高,焚烧和掩埋会造成空气和土壤污染。为此,生物降解高分子材料的研究开发成为热点。聚乳酸（PLA）和微晶纤维素（MCC）被称为“绿色生态高分子”,能最终被微生物完全降解生成CO2和H2O。但PLA脆性大,降解周期长限制了其应用范围。MCC原料来源较广（秸秆、大豆皮、石榴皮等）而且价格低廉,将MCC加入PLA基体在改善其性能不足的同时能降低材料制备成本,加快PLA的自然降解。但MCC在PLA基体中难以均匀分散对其性能有较大影响。因此通过界面增容使MCC/PLA薄膜性能优化,是一个重要的研究方向。同时,研究可快速降解MCC/PLA复合材料对减少白色污染具有重要的理论与应用价值。本文使用氨丙基三乙氧基硅烷（APS）和聚乳酸二元醇（PLA diol）对MCC表面亲水基团进行化学修饰,采用溶液流延法制备了MCC/PLA薄膜,并对其进行化学介质降解和光氧化降解实验,分析MCC对PLA的增韧改性机理,研究薄膜降解机理及影响因素。主要研究内容和结果如下:（1）以PEG为增韧剂,对MCC表面改性制备得到界面相容性更好的PLA diol-APS-MCC/PLA薄膜,通过FTIR、DSC、TG等测试对薄膜结构以及性能进行表征。与改性前相比,PLA diol-APS-MCC/PLA力学性能均明显增加。含5%PLA diol-APS-MCC的PLA薄膜拉伸强度和断裂伸长率最大,分别为22.8 MPa和31.8%,比改性前分别提高了135%和215.5%,且其结晶度为原来的4倍左右,薄膜仍然保持良好的热稳定性。（2）室温（25±5℃）下,PLA diol-APS-MCC/PLA薄膜在不同p H值的溶液中降解的质量损失率和降解过程形貌变化分析表明,H+和OH—均可以对聚乳酸高分子链上-COO-的断链产生催化作用,p H为12、1、7的溶液中,薄膜降解质量损失率及分子量下降程度递减;在p H为12的溶液中薄膜降解质量损失率最大,分子量最小。降解过程中,PLA结晶度下降,降解程度越高结晶度越小。与p H为1和7相比,p H=12的溶液中降解25天时,薄膜降解程度最高结晶度最小。在自然土壤降解条件下（含水量约8.68%,p H≈5.8）,当薄膜降解质量损失率（W质≈13.2%）相同时,含有5%PLA diol-APS-MCC的PLA薄膜降解时间比改性前的PLA薄膜土壤降解时间减少40%。（3）通过不同含量Fe St3光氧降解薄膜羰基指数变化确定了含0.3%Fe St3薄膜的光敏性最佳且对薄膜力学性能影响不大。在紫外光氧降解（40℃,辐照强度=0.89 W/m~2）9 h的过程中,含有0.3%Fe St3和5%PLA diol-APS-MCC的PLA薄膜的分子量逐渐减少,但分子量整体的变化不大,在光氧降解时间为5 h时,薄膜分子量下降幅度增大。随着降解时长的增加,薄膜的结晶度逐渐下降,降解9 h时,结晶度减少了34.21%。在自然光照条件下（35±5℃,平均辐照强度≈0.13W/m~2）,当薄膜降解达到相同的质量损失率（W质≈3%）时,Fe St3/PLA diol-APS-MCC/PLA薄膜比改性前PLA薄膜降解所需时间少50%。
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