功能化再生聚烯烃协同改性聚乳酸的性能优化与界面相容性研究

为解决聚乳酸(PLA)脆性大、热稳定性差及传统石油基塑料污染问题，研究人员通过自由基熔融接枝技术将环氧功能化再生聚烯烃(RPGS)引入PLA体系，实现R-LLDPE/POE协同增韧。结果表明当RPGS中R-LLDPE/POE比例为40/60时，材料缺口冲击强度达10.18 kJ/m2，断裂伸长率231.75%，透光率92.20%，且T5%提升至339.97°C，为开发生物可降解高性能复合材料提供新策略。

　　

塑料污染已成为全球性环境挑战，每年约65亿吨不可降解塑料废弃物威胁生态系统。尽管生物基聚乳酸(PLA)能自然降解，但其脆性大、热变形温度低的缺陷限制了工业应用。与此同时，再生聚烯烃如回收线性低密度聚乙烯(R-LLDPE)虽成本低廉且可持续，但单独使用时与PLA界面相容性差。如何通过材料改性实现性能与环保的双赢，成为当前研究的关键瓶颈。

辽宁某高校研究团队在《Sustainable Materials and Technologies》发表论文，创新性地采用自由基熔融接枝技术，将环氧甲基丙烯酸酯(GMA)和苯乙烯(St)接枝到R-LLDPE/POE混合体系，制备出功能化再生聚烯烃接枝共聚物(RPGS)。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(¹H NMR)和Molau试验验证接枝效果，结合流变学测试、力学性能分析和扫描电镜(SEM)等手段，系统研究了RPGS组成对PLA复合材料性能的影响规律。

Characterization of graft copolymers and mechanism of grafting reaction
FTIR和¹H NMR证实GMA成功接枝到R-LLDPE/POE分子链，在1732 cm^-1出现酯羰基特征峰，环氧基团特征峰(908 cm^-1)强度随POE含量增加而增强。Molau试验显示RPGS在甲酸中形成稳定乳液，证实了PLA与RPGS的化学键合作用。

Material
研究选用含98% L-乳酸单元的PLA4032D作为基体，实验室回收的农用拉伸膜制备R-LLDPE（断裂伸长率266.64%，拉伸强度16.64 MPa），与Dow化学的POE-8407（含30%辛烯）通过双螺杆熔融共混。GMA和St作为接枝单体，过氧化二异丙苯(DCP)为引发剂。

Conclusion
当RPGS中R-LLDPE/POE比例为40/60时，材料呈现最优性能组合：热分解温度T_5%达339.97°C，透光率92.20%，缺口冲击强度10.18 kJ/m²，断裂伸长率231.75%。SEM显示此时冲击断面呈现显著剪切屈服和韧性断裂特征。R-LLDPE提供刚性支撑，POE增强界面相容性，两者协同作用克服了单一组分增韧效率低的问题。

该研究首次实现再生聚烯烃多相协同增韧PLA，通过GMA的环氧基团与PLA端羧基反应形成化学键，大幅提升界面结合力。相比文献报道的单一POE增韧体系（如Zibaei研究中30 wt% POE使断裂伸长率达170.84%但强度降至16.18 MPa），本研究在保持拉伸强度前提下，使韧性指标提升35.6%。从可持续发展角度看，该技术使再生塑料添加比例达20 wt%，为废弃塑料高值化利用提供新途径，符合"双碳"战略需求。研究建立的"刚性-柔性"协同调控模型，对开发其他生物基复合材料具有重要借鉴意义。