一種聚乳酸剪切增稠流體高韌性材料及制備方法
聚乳酸(PLA)是一種以乳酸為單體、采用人工方法合成的新型可生物降解聚酯。與目前廣泛使用的石油基塑料相比，PLA的合成單體乳酸是由自然界中可再生的糖類物質，如淀粉、纖維素等經過酶解、發酵后得到的；PLA在廢棄后能夠在微生物、酸、堿等作用下被徹底分解成CO2和H2O，對自然環境不會造成新的污染；PLA具有優良的熱塑性和生物相容性，廣泛應用于生物醫學領域以及包裝、紡織等行業。然而，PLA存在脆性高、沖擊強度差的缺陷，在一定程度上阻礙了它的應用范圍。為此，可采用添加增塑劑、無機納米粒子等方法來改善PLA的脆性，在提高PLA韌性的同時，改善其成型加工性能和結晶性能，從而擴大PLA的使用范圍。剪切增稠流體(Shear Thickening Fluid，簡稱STF)是一種非牛頓流體。該流體的粘度與剪切速率密切相關，當剪切速率超過某一臨界值時，其粘度能夠急劇增大，即產生所謂的剪切增稠。剪切增稠流體是一種由分散相粒子和分散介質組成的新型功能材料。分散相粒子可以是天然存在的礦物質，也可以是化學合成的聚合物，如二氧化硅和其它氧化物、碳酸鈣、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等。粒子的形狀包括球體、橢圓體、圓盤狀和粘土顆粒，它們可通過電荷作用、布朗運動、吸收表面活性劑、接枝聚合物形成聚合電解質等穩定分散在溶液中。其分散狀態包括單分散、雙分散或多分散。分散介質可以是水、鹽溶液、有機物(乙烯基乙醇、聚乙二醇或乙醇)、礦物油等，也可以是加有表面活性劑和低聚物的幾種互溶溶劑的復配體。剪切增稠液體在高速沖擊下，表觀粘度能夠發生巨大變化，甚至由液相轉變成固相，從而呈現出固體的抗沖擊性能，而當沖擊力消除之后又能夠迅速從固相轉變成液相，其剪切增稠效應是可逆的。根據此特性，可將剪切增稠流體應用于材料的抗沖擊領域，例如用于防彈材料、防護設備和減振設備等的制造中。目前的研究和實驗結果表明，剪切增稠流體在低剪切速率下，出現剪切變稀現象；而在高剪切速率下，出現剪切增稠現象。英國的Barnes根據這種實驗現象，總結了“脹流流體”(即為剪切增稠流體)的剪切增稠現象。在目前的實驗研究中，主要采用以納米二氧化硅作為分散相、極性溶劑作為分散介質，通過機械混合方法制備剪切增稠流體。有關剪切增稠的微觀機理有兩種：一種是由Hoffman提出的ODT機理(有序到無序)，即剪切變稀是由于體系中粒子有序程度的提高，剪切增稠是由于體系中粒子的有序結構受到破壞而引起的。另一種機理則認為，剪切增稠是由于流體作用力引起體系中形成“粒子簇”，使得體系的粘度增大。盡管流體力學聚集機理對于布朗硬球懸浮液有效，但是不能肯定這就是剪切增稠的唯一原因。現有如下模型可以解釋濃膠體懸浮液中的剪切增稠現象。在剪切增稠出現之前，顆粒在層內移動，但它們不必嚴格的在層內有序，且這些層的厚度范圍可以從顆粒直徑(單峰分布)到顆粒平均直徑的幾倍。在剪切增稠開始之后，流體動力學不穩定性使顆粒運動到層外。此過程中，顆粒之間通過碰撞和物理接觸相互作用。
華炬新產品研究所技術咨詢委員會科研人員現推薦一項一種聚乳酸剪切增稠流體高韌性材料及制備方法，該技術具有以下優點：該制備方法簡單易行，通過高剪切乳化機、乳化泵或者超速攪拌機將納米分散相粒子分散于分散介質中，并置于超聲儀中超聲去泡，制成剪切增稠流體，將剪切增稠流體和聚乳酸熔融共混后制得聚乳酸/剪切增稠流體高韌性材料，由于剪切增稠流體特有的在高速沖擊下能夠呈現出固體的抗沖擊性能的特性，這使得它對聚乳酸有良好的增韌效果，并能改善聚乳酸基體的結晶性能和加工流動性能，同時也解決了納米粒子的分散性和增塑劑容易析出等問題。所以采用該方法能夠制得加工性能優良的聚乳酸/剪切增稠流體高韌性材料及制品，現將該一種聚乳酸剪切增稠流體高韌性材料及制備方法及技術方案實施例介紹如下供研究交流參考：（771211 491439）