摘要：聚乳酸（PLA）是一种最理想的绿色环保材料和优良的可生物降解高分子材料，具有优异的生物相容性和生物可吸收性，被广泛运用于各种医疗、包装领域，由此也对PLA的热稳定性或抗菌性能提出了不同的要求。本论文探讨内容包括两部分：一是通过原位熔融缩聚的策略合成聚乳酸/氧化石墨烯纳米（PLA/GO）复合材料，以提升聚乳酸的热性能；二是采取熔融共混法制备聚乳酸/纳米银负载二氧化硅（PLA/Ag-SiO_2）共混材料，以提升聚乳酸的抗菌性能。本论文的主要探讨内容及结果如下：（一）PLA/GO纳米复合材料的原位合成及性能探讨（1）采取改善的Hummers策略制备出石墨烯氧化物，并以石墨烯氧化物水溶液和乳酸为原料原位合成PLA/GO纳米复合材料。采取GPC、FTIR、核磁共振和电镜表征了纯PLA与其复合材料的分子量、化学结构及形态结构。FTIR和1H NMR谱图表明GO纳米片的加入对聚乳酸基质的化学结构没有很显著的影响，但GO纳米片的加入降低了复合材料的重均分子量，特别是当GO含量增加到0.5%时PLA的重均分子量下降非常显著。以SEM和TEM图中可以看出氧化石墨烯纳米片均匀地分散在聚乳酸基质中，且部分氧化石墨烯纳米片被还原。（2）采取差式扫描量热仪和热重浅析仪探讨了纯PLA及其复合材料的热性能。结果表明：与纯PLA相比较，其复合材料的冷结晶温度向低温方向移动，且复合材料系统的结晶度也随着氧化石墨烯纳米片含量的增加而增大。通过热重浅析可以显著的看出，复合材料PLA-0.10和PLA-0.25的起始分解温度比纯PLA的分别提升了12℃和10℃；同时，复合材料的最大分解温度都向高温方向移动，特别是复合材料PLA-0.25的最大分解温度比纯PLA提升了10℃。由此，氧化石墨烯纳米片的加入能够显著地提升复合材料系统的热稳定性。（3）采取旋转流变仪探讨了PLA及其复合材料的流变性能。结果表明PLA及其复合材料为检测塑性流体，表观粘度随剪切速率增加而减小，体现为切力变稀型的检测塑性流体的特点。lgG'-lgω曲线表明低频区域粘弹函数对复合材料系统的结构变化具有敏感响应，而且lgG'-lgG"曲线表明复合材料PLA/GO在160℃的条件下发生相分离。（4）采取差式扫描量热仪探讨了纯PLA及其复合材料的等温结晶行为。Avrami方程适用于纯PLA及其复合材料的等温结晶历程，其Avrami指数n值均在2.17~3.74之间，表明纯PLA及其复合材料晶体的成核方式为二维盘状和三维球晶生长共存，并计算出相应的结晶动力学参数。利用Hoffman-Weeks论述探讨了纯PLA及其复合材料的平衡熔点，结果表明PLA/GO纳米复合材料的平衡熔点均低于纯PLA，但随着GO片层含量的增加而有所提升。（二）PLA/Ag-SiO_2纳米复合材料的制备及性能探讨（1）采取熔融共混的策略在密炼机上制备了PLA/Ag-SiO_2纳米复合材料，探讨了纳米复合材料的形态结构和抗菌性能。以TEM照片发现Ag-SiO_2粒子在聚乳酸基质中分布均匀，没有发生团聚。抗菌性能的浅析结果表明Ag-SiO_2粒子显著提升了聚乳酸的抗菌性能，且这种抗菌材料对金葡萄球菌具有敏感的抗菌性能。当Ag-SiO_2粒子含量达到10000ppm时能够同时杀死金葡萄球菌和大肠杆菌。（2）通过动态力学性能测试表明PLA/Ag-SiO_2纳米复合材料的储能模量在玻璃化转变温度附近大幅降低而在冷结晶后略有增加。通过旋转流变测试表明纯PLA及其共混材料为检测塑型流体，体现出剪切变稀现象。Cole-Cole和lgG'-lgω曲线表明共混系统在熔融状态下出现Ag-SiO_2粒子分布不均匀区。关键词：聚乳酸论文氧化石墨烯论文纳米银负载二氧化硅论文复合材料论文性能论文
摘要4-6
Abstract6-13
1 绪论13-27
1.1 前言13
1.2 聚乳酸13-22
1.2.1 聚乳酸的介绍13-14
1.2.2 聚乳酸的合成策略14-16
1.2.3 聚乳酸的改性16-19
1.2.4 聚乳酸的优点19-20
1.2.5 聚乳酸的运用20-22
1.3 石墨烯介绍22-25
1.3.1 石墨烯的结构22-23
1.3.2 石墨烯的性质23
1.3.3 石墨烯的制备23-25
1.4 氧化石墨烯（GO）25
1.5 本课题探讨的主要内容及作用25-27
2 PLA/GO 复合材料的制备及表征27-43
2.1 前言27
2.2 实验部分27-31
2.2.1 实验原料27-29
2.2.2 GO 溶液的制备29-30
2.2.3 PLA/GO 的制备30-31
2.3 浅析测试31-32
2.3.1 分子量测定31
2.3.2 核磁共振浅析31
2.3.3 傅里叶红外表征31
2.3.4 原子力显微镜浅析31-32
2.3.5 扫描电子显微镜浅析32
2.3.6 透射电子显微镜浅析32
2.3.7 差示扫描热量浅析32
2.3.8 热重浅析32
2.4 结果与讨论32-42
2.4.1 分子量浅析32-34
2.4.2 核磁共振浅析34-35
2.4.3 FTIR 表征35-36
2.4.4 原子力显微镜浅析36-38
2.4.5 扫描电子显微镜浅析38
2.4.6 透射电子显微镜浅析38-39
2.4.7 差示扫描量热浅析39-40
2.4.8 热重浅析40-42
2.5 本章小结42-43
3. PLA/GO 复合材料的流变性能探讨43-50
3.1 前言43
3.2 实验部分43-44
3.2.1 实验原料及仪器43-44
3.2.2 测试条件44
3.3 结果与讨论44-49
3.3.1 应变扫描44-45
3.3.2 动态频率扫描45-47
3.3.3 稳态测试47-49
3.3.4 时间测试49
3.4. 小结49-50
4 PLA/GO 复合材料的结晶行为探讨50-61
4.1 前言50
4.2 实验部分50-51
4.2.1 样品制备50
4.2.2 等温结晶测试50-51
4.3 结果与讨论51-60
4.3.1 等温结晶熔融行为51-52
4.3.2 PLA 及其复合材料的平衡熔点浅析52-53
4.3.3 PLA 及其复合材料的等温结晶动力学探讨53-60
4.4 本章小结60-61
5 聚乳酸/纳米银负载二氧化硅共混材料的抗菌性能61-71
5.1 前言61
5.2 实验部分61-63
5.2.1 PLA/Ag-SiO2共混材料的制备61-62
5.2.2 浅析测试62-63
5.3 结果与讨论63-70
5.3.1 红外表征63-64
5.3.2 形态特点浅析64
5.3.3 抗菌性能浅析64-65
5.3.4 动态力学性能测试65-66
5.3.5 动态流变性能测试66-70
5.4 结论70-71
6 全文总结71-73
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