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聚左旋乳酸(PLLA)和聚右旋乳酸(PDLA)共混能够形成聚乳酸立构复合物(PLA stereocomplex)，其立构晶(sc-crystals)的熔点比纯PLLA或者PDLA中的α晶要高50℃左右，可应用于耐热PLA材料的开发。然而，高分子量的PLLA和PDLA共混，复合物中往往会形成均聚物的α晶，且立构晶的结晶速率和含量低，影响了材料的耐热性。因此，研究PLLA/PDLA复合物的结晶行为、高含量立构晶的调控方法以及材料的结晶结构与耐热性之间的关联等问题对后续高性能PLA材料的开发有着重要的指导意义。本论文通过共混高分子量的PLLA和PDLA制备了PLLA/PDLA复合物，以差示扫描量热(DSC)、原位X-ray散射和偏光显微镜(POM)为主要分析手段，结合傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)以及动态机械分析(DMA)等技术，对PLLA/PDLA复合物在不同条件下的结构演变及相应的性能进行了系统研究，开展的主要工作如下:
1.PLLA/PDLA复合物的的结晶行为及影响因素
研究了PLA分子量、共混比例、退火以及加工温度对PLLA/PDLA复合物结晶结构的影响。研究发现，高分子量的PLLA共混相近分子量的PDLA形成立构晶的能力比共混低分子量PDLA强。我们推测原因可能与PDLA分子链的运动能力和形成的立构晶网络结构有关，低分子量的PDLA分子链运动能力强，可突破立构晶的网络形成α晶。高温退火等量比例共混的PLLA/PDLA复合物可获得纯立构晶样品。进一步研究了加工温度对PLLA/PDLA复合物结晶结构的影响，发现在α晶和立构晶的熔点之间(180-210℃)进行加工，可形成纯立构晶的粉末样品，但是样品重新熔融后降温过程中仍然会形成α晶;高温(＞210℃)加工，制备的样品中含有α晶和立构晶。
2.温度对取向的PLLA/PDLA膜结晶行为的影响
借助同步辐射X-ray散射技术，原位研究了取向的PLLA/PDLA膜在升降温过程中的结晶结构转变行为。结果发现，初始样品只含有α晶，而在升温过程中，两种不同长周期的立构晶先后形成，分别来自于取向的无定形区和α晶熔融重结晶。降温过程中，取向的立构晶会诱导形成新的立构晶和α晶，新形成的立构晶和α晶的取向垂直于初始的立构晶方向。根据X射线散射和DSC的实验结果，提出了取向的PLLA/PDLA膜在升降温过程中立构晶和α晶之间的结构形成机制和演变规律的示意图。
3.PLLA/PDLA复合物结晶结构的调控和耐热性研究
成功筛选出对立构晶具有选择成核的芳香族酰胺类有机小分子成核剂（商业名称为TMB-5，为等规聚丙烯的β晶成核剂），并通过DSC和原位POM研究了其诱导PLLA/PDLA复合物结晶成核的条件和影响因素。结果表明，在不同熔融温度下，成核剂可部分或者完全溶解在聚合物熔体中，降温过程中，成核剂重结晶形成不同形状的结构，立构晶附生在其表面生长。成核剂的自组装形状影响复合物的结晶结构。细针状的TMB-5既能够诱导α晶，又能成核立构晶，且都具有较高的成核效率;而树枝状或者花状的TMB-5只能够诱导立构晶成核。依赖于TMB-5的溶解程度和重结晶能力大小，PLLA/PDLA复合物中结晶结构的形成与成核剂含量、熔融温度、熔融时间以及降温速率等条件密切相关。在上述研究的基础上，初步探讨了材料的耐热性与结晶度之间的关联。研究发现随着晶体含量的增加，材料的耐热性显著提高。含有立构晶样品的热变形温度(HDT)和高温区的储能模量要高于纯PLLA或PDLA样品，表明前者具有较好的耐热性。
4.立构复合物纤维的制备及取向对纤维结晶行为影响
通过熔融纺丝的方法制备了PLLA/PDLA初生纤维，在60℃拉伸获得高度取向的牵伸纤维，研究了温度和取向等外场作用对复合物纤维结晶结构的影响。结果表明，取向促进纤维中立构晶的形成;同时，高度取向的牵伸纤维在降温过程中只有立构晶形成，而初生纤维则在150℃左右出现α晶。二维广角X-ray散射(2D WAXS)和FT-IR结果表明取向的立构晶会抑制α晶的形成。综合实验结果，通过低温牵伸初生纤维，然后高温（α晶熔点以上）退火，可制备出高取向且具有高立构晶含量的PLLA/PDLA复合物纤维。