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聚乳酸(PLA)作为一种可生物降解、原料来源广泛、可循环的绿色高分子材料,在医用材料、日常一次性用品、电子器件等方面具有一定的应用价值。但由于其内在脆性、较低的结晶速率、较差的耐热性等问题使其应用领域受限。而石墨烯因其较高的杨氏模量、极大的比表面积、二维层状结构等优势,已被用于制备高性能的PLA复合材料,但PLA增韧改性的机理尚不清晰。因此,本课题通过设计和制备不同结构的氧化石墨烯(GO),调节其与PLA基体的相容性和相互作用,从而探究该复合材料的力学、结晶行为和增韧机理,以完善二维纳米材料在高分子增强增韧中的机理。主要的研究工作如下:烷基胺修饰GO/PLA复合材料的制备与性能研究。制备了十二胺(DDA)、十八胺(ODA)以及2-辛基十二胺(ODDA)修饰的GO,并研究了相关功能化GO的分散特性差异,发现燕尾形ODDA修饰的GO在非极性溶剂中可稳定分散;通过溶液共混和熔融共混相结合的方法制备了烷基胺修饰的GO与PLA复合材料,结果显示ODDA-GO能够有效地提升PLA的拉伸韧性,当添加0.3 wt%ODDA-GO时,PLA复合材料的断裂伸长率提升了4倍,且其热稳定性以及结晶度也有明显的提高。该研究表明,当二维纳米填料具有燕尾形三维延伸侧链时,其与PLA分子相互作用能够增强,有效抑制断裂时的分子滑移,从而提高PLA的拉伸韧性。功能化GO/EBA-GMA/PLA复合材料的制备与性能研究。制备了3-巯丙基三乙氧基硅烷修饰的GO(CSH-GO),并用乙烯丙烯酸丁酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(EBA-GMA)作为界面相容剂,调节CSH-GO与PLA之间的界面相互作用。通过溶液-熔融共混相结合的方法制备CSH-GO/EBA-GMA/PLA复合材料。结果表明,在0.2 wt%CSH-GO的填料含量下,复合材料显示出明显的韧性增强效果。在0.4 wt%CSH-GO的填料含量下,复合材料的断裂伸长率相比纯PLA提升了3.2倍。这一结果主要归因于EBA-GMA调节了无机填料与聚合物之间的相容性,以及其空间三维交联结构能够有效地改善了CSH-GO与PLA的相容性,表明了功能化的GO片层起到了钉扎作用。以上研究为我们设计新的分子并用于改善GO的分散特性提供了新思路,为进一步阐明功能化GO增韧PLA的机理提供了新途径。特别是引入EBA-GMA来调节无机填料与PLA相容性的策略,在该体系中形成了三维交联网络,一方面抑制CSH-GO片层的堆叠,另一方面增强三者之间的相互作用,为设计高性能的纳米复合材料提供了相关的理论依据。