国际顶级期刊：聚乳酸增韧改性的研究成果

近年来，随着国家和地方禁塑政策的持续推进，作为目前产业化最成熟、应用最广泛的生物可降解塑料，PLA的需求量快速增长，产能持续扩张。由于PLA分子链固有的刚性，其缺口冲击强度很差（仅1~3 kJ×m-2），极大限制了其在汽车、电气、医学等高附加值领域的广泛应用，因此其增韧改性研究一直都是学术界和工业界的研究热点。

然而，PLA与大多数聚合物增韧剂相容性欠佳，如何调控两者的相容性和微观相结构成为获得高冲击韧性PLA的关键。目前，改善相容性的方法主要包括引入合适的嵌段共聚物作为界面相容剂、添加聚合物或小分子界面改性剂、直接用环氧化弹性体作为增韧剂、加入价格昂贵的右旋PLA组分或链段在相界面构筑立构复合晶（sc-PLA）。

然而，这些措施普遍存在增韧效果不理想、预合成和改性步骤复杂、需使用石油基增韧剂、增韧后易导致PLA熔体粘度显著增加以及需要后退火处理等缺点，因此亟需开发一种简便、高效且普适的改善PLA冲击韧性策略。

浙大宁波理工学院生物质高分子材料团队负责人刘宏治教授继2019年在高分子领域国际顶级期刊Macromolecules (2019，52，8415）上率先报道了L-赖氨酸二异氰酸酯（LDI）诱导植物油基氢化二聚酸（HDA）动态硫化增韧PLA策略后，与郑州大学材料学院刘浩副教授合作，通过调控这两种生物基单体反应性基团的当量比（nNCO,LDI/nCOOH,HDA），成功制备出兼具增强簇聚诱导荧光发光性能（CTE）和平衡力学强度（较纯PLA仅降低20%）的超韧PLA共混物（如图2所示）。

解决了PLA材料强度-韧性难以兼顾的矛盾，最大缺口冲击强度高达109.8 kJ×m-2（纯PLA的30.5倍）；将原子力显微镜纳米力学表征技术与传统的相形态表征手段、理论模型计算相结合，阐明了该共混体系在超低交联尼龙弹性体增韧剂（HDAPA）含量下双连续相形成机理和CTE增强机制（如图3所示），

并显示出该二异氰酸酯原位诱导二官能度脂肪酸单体原位动态硫化增韧策略在诱导形成双连续相形态和高效提升PLA冲击韧性方面的普适性。该工作为PLA材料力学性能-功能性一体化设计和制备提供了新的思路和理论指导。

最近相关研究成果以“Diisocyanate-induced dynamic vulcanization of difunctional fatty acids toward mechanically robust PLA blends with enhanced luminescence emission”为题发表于Macromolecules 2022, 55, 17, 7695（浙大ZJU100期刊&中科院一区TOP期刊，IF=6.057）上。其中，材料荧光性能测试表征方面得到了钟国伦教授的帮助。

此外，刘宏治教授又将该原位动态硫化增韧策略推广到植物油基二元脂肪醇(PripolÔ 2033)/脂肪族二异氰酸酯（HDI）二元单体体系，同样制备出冲击韧性最高达87.1 kJ×m-2（约为纯PLA的28倍）的超韧PLA材料（如图4所示）。

近日，相关成果被International Journal of Biological Macromolecules期刊（IF=8.025，中科院一区TOP期刊）正式接收。

刘宏治教授长期从事PLA增韧改性方面的研究，2010和2011年在国际上首次将增韧剂动态硫化技术应用于PLA增韧后（Macromolecules 2010，43，6058；Macromolecules 2011，44，1513），吸引了国内外学者的广泛关注，成为目前PLA增韧改性最有效且灵活多样的方法。

近期，其入选了对Macromolecule期刊2022 年影响因子贡献引用次数最多的该期刊全球Top 50作者（见图5）。