聚乳酸(Polylactic acid,PLA)是一种非常重要的生物基可生物降解绿色高分子材料,来自自然界使用后又回归自然界。其具有良好的生物降解性和生物相容性,可广泛应用于包装材料、纤维、日用塑料、生物医用材料等领域,但其结晶速率低,耐热性、抗冲击性较差,在应用上受到限制。一般通过共聚、共混、纳米复合等手段对其进行改性,其中纳米粒子分散均匀的纳米复合改性具有较好的改性效果。本文综述了聚乳酸及其纳米复合材料的合成方法及发展历史,提出了原位熔融／固相缩聚制备聚乳酸/SiO2(PLLA/SiO2)纳米复合材料的方法。对原位熔融缩聚—脱水/齐聚过程的稳定性进行了研究和改进,对纳米粒子的分散稳定性进行了合理的解释。在原位熔融缩聚前期,反应体系依靠双电层提供的静电作用能使纳米粒子保持稳定均匀分散；熔融缩聚后期,纳米粒子表面吸附的乳酸齐聚物链提供的空间位阻作用能保持纳米粒子稳定均匀分散；而在熔融缩聚过程中,存在一段稳定作用能过渡的薄弱阶段,极易引起纳米粒子聚并形成软团聚或硬团聚。在此阶段,对于纳米粒子含量较低的体系(<5-10%),软团聚的纳米粒子在合适的搅拌条件(φSiO2=5%时,弧形桨,400rpm;φSiO2=10%时,弧形桨,600rpm)下能够被重新分散,最终制得纳米粒子分散均匀的PLLA/Si02纳米复合材料。但是当Si02纳米粒子含量较高(≥20%)或者搅拌条件不合适时,纳米粒子间势能将越过稳定势垒使软团聚的纳米粒子形成不可逆的硬团聚,严重的硬团聚将导致体系凝胶化。制备了不同分子量、不同Si02纳米粒子含量的PLLA/SiO2纳米复合预聚物,采用DSC对其等温冷结晶和等温热结晶及熔融行为进行了研究。(1).考察了基体分子量对PLLA纳米复合材料等温冷结晶的影响,结晶速率随分子量的升高先增大后减小,当Mw=1.5万时,PLLA/SiO2(φSi,p=5.5%)纳米复合预聚物的结晶速率达到峰值,当Mw≥4万时,结晶速率趋于不变。相比纯PLLA,复合材料的结晶速率升高,达到结晶速率峰值的分子量降低。(2).考察了Si02纳米粒子含量对PLLA/SiO2(Mw≈4万)纳米复合预聚物等温冷结晶的影响,随纳米粒子含量在0-8%内升高,结晶速率逐渐升高,且高温区升高较明显,结晶度先升高后逐渐降低,且低温区影响较明显。(3).考察了Si02纳米粒子含量对PLLA/SiO2(Mw≈4万)纳米复合预聚物等温热结晶的影响,随纳米粒子含量升高,结晶速率逐渐升高,结晶度逐渐降低。另外,不同温度下热结晶得到的晶型不同,等温热结晶温度为95-100℃时存在晶型转变。(4).对等温冷结晶和等温热结晶性能进行了比较,等温冷结晶速率明显高于等温热结晶速率,最快冷结晶速率时的结晶温度(120℃)高于最快热结晶速率时的结晶温度(110℃),但等温结晶方式对结晶度没有明显影响。(5).等温冷结晶和等温热结晶后的熔融行为较类似,熔融峰经历“双熔融峰-单熔融峰”变化,低熔融峰峰面积慢慢增大,峰值温度慢慢升高,高熔融峰峰面积逐渐减小直至消失,峰值温度基本不变。通过熔融缩聚制备了Mw约为4万、φSi,p为5.5%的纳米复合材料,分别通过等温冷结晶和等温热结晶处理后,在同样的条件(颗粒粒径0.28-0.5 mm,氮气流量0.04 L·min-1·g-1,固相缩聚程序0-5hr/150℃,5-10hr/155℃,10-20hr/160℃)下进行固相缩聚,考察了预结晶条件对固相缩聚的影响。对于等温冷结晶后的固相缩聚,不同的预结晶温度对固相缩聚结果没有明显影响,固相缩聚产物的Mw较接近,达到10万；对于等温热结晶后的固相缩聚,低温下结晶有利于提高固相缩聚产物分子量,在80℃等温热结晶后固相缩聚产物Mw达12万。随固相缩聚进行,结晶度和熔点逐渐升高,熔点和结晶度最终趋于一致,与预结晶方式和初始结晶度无关。,固相缩聚20 hr后,聚乳酸纳米复合材料基本呈白色,未发生明显变色,且纳米粒子呈纳米级的均匀分散。