淀粉/蒙脫土協(xié)同改性聚乳酸可降解復(fù)合薄膜的研究

陳海峰，曾少華，申明霞，倪永標(biāo)

（1.江蘇省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，江蘇 南京 210007；2.河海大學(xué)，江蘇 南京 211100）

隨著石油資源的過度開發(fā)，各種不可降解的食品包裝材料對(duì)環(huán)境污染越來越大[1，2]。因此，從環(huán)保和能源再生的角度來說，聚乳酸（PLA）的研究與開發(fā)無論是在生物來源還是回收再利用方面，都具有十分重要意義[3，4]。目前，有研究者嘗試采用醋酸酯淀粉（SA）改性PLA[5]，但是SA對(duì)PLA的熱性能和阻隔性的改善效果相對(duì)較小[6]。層狀蒙脫土具有耐熱性、阻隔性等優(yōu)異性能[7～9]，將其與PLA共混改性，可改善PLA/SA可降解薄膜的綜合性能。

本研究先采用有機(jī)季銨鹽改性鈉基蒙脫土（Na-MMT），使SA能夠有效吸附于有機(jī)蒙脫土（OMMT）表面，再通過溶液插層技術(shù)將混合物與PLA共混改性，以研究OMMT含量對(duì)PLA薄膜拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、熱穩(wěn)定性、阻隔性和生物降解性等性能的影響，分析PLA/SA/OMMT三元共混薄膜的生物降解機(jī)理以及研究不同升溫速率對(duì)PLA/SA/OMMT共混薄膜熱降解的影響原理。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

聚乳酸（PLA），食品級(jí)，NatureWorks公司；醋酸酯淀粉（SA），食品級(jí)，無錫金陵塔淀粉有限公司；鈉基蒙脫土（Na-MMT），工業(yè)級(jí)，浙江豐虹粘土化工有限公司；十六烷基三甲基溴化銨（CTAB），分析純，成都市科龍化工試劑廠；硝酸銀溶液、三氯甲烷、無水乙醇，分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

VECTOR22型傅里葉變換紅外光譜（FTIR）儀、D8 Advance型X射線衍射（XRD）儀，德國布魯克公司；5965型電子萬能試驗(yàn)機(jī)，英斯特朗公司；RX100型數(shù)碼相機(jī)，索尼公司；KH-7700型數(shù)字式三維視頻顯微鏡，浩視公司；JEOLJSM-6380LV型掃描電子顯微鏡（SEM），日本電子株式會(huì)社；TSY-TIH型透濕性測(cè)試儀、VAC-V2型壓差法氣體滲透儀，濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司；STA 449C型熱重分析（TG）與差示掃描量熱法（DSC）聯(lián)用儀，耐馳儀器制造有限公司。

1.3 PLA/SA/OMMT可降解薄膜的制備

（1）預(yù)處理：將PLA、SA和Na-MMT預(yù)先分別在40℃、40℃和80℃干燥處理24 h，待用。

（2）蒙脫土有機(jī)改性：取10 g Na-MMT加入到100 mL去離子水中，攪拌使Na-MMT分散均勻，得到Na-MMT懸濁液，并在80℃油浴下攪拌30 min（轉(zhuǎn)速約600 r/min）；取3.6 g CTAB溶于20 mL去離子水中，攪拌待充分溶解，使混合液呈泡沫狀，再將其與Na-MMT懸濁液混合，攪拌2 h，再靜置24 h后抽濾，并用去離子水和乙醇沖洗，以除去過量烷基銨和溴離子；用0.1 mol/L的硝酸銀溶液檢驗(yàn)混合溶液中有無殘余溴離子，直到上清液加入硝酸銀溶液不再渾濁后，將混合物置于80℃下干燥72 h，取出并磨碎，再放入轉(zhuǎn)速為350 r/min的球磨機(jī)中研磨4 h，過篩得到75 μm（約200目）的粉末，即為CTAB改性的Na-MMT，標(biāo)記為OMMT。置于干燥器中待用。

（3）PLA薄膜制備：將一定量干燥PLA充分溶解于80 mL的三氯甲烷中，得到PLA溶液；稱取20%（相對(duì)于PLA質(zhì)量而言，下同）已干燥處理的SA溶于30 mL三氯甲烷中，攪拌5 min，并超聲10 min；再按照SA質(zhì)量比，分別加入1%、3%、5%、7%和9%的OMMT，攪拌并超聲20 min得到SA/OMMT分散液；將SA/OMMT混合液緩慢倒入PLA溶液中，攪拌并超聲5 min后倒入聚四氟乙烯模具中，室溫干燥24 h；待溶劑完全揮發(fā)后揭膜，并置于100 ℃下真空干燥2～4 h，即可得到PLA/SA/OMMT可降解薄膜，干燥保存待用。所得薄膜分別記為PLA-20%SA-1%OMMT、 PLA-20%SA-3%OMMT、PLA-20%SA-5%OMMT、 PLA-20%SA-7%OMMT和PLA-20%SA-9%OMMT。

此外，按照上述相似條件，制備含10%、15%、25%和 30%的 SA且 不 含 OMMT的 PLA/SA薄膜，分別記為PLA-10%SA、PLA-15%SA、PLA-25%SA和PLA-30%SA。

1.4 性能測(cè)試與表征

（1）微觀結(jié)構(gòu)特征：采用傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）儀表征有機(jī)改性前后MMT化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化（將樣品適當(dāng)研細(xì)后置于鎂光燈下干燥，采用溴化鉀壓片法制備薄片；測(cè)試過程中，應(yīng)校正基線，掃描波長(zhǎng)分辨為4 cm-1， 掃描范 圍 為400～4 000 cm-1）。

（2）衍射角：采用X射線衍射（XRD）儀進(jìn)行測(cè)試（2θ小角度衍射范圍為3°～15°，Cu-Kα輻射λ=0.154 nm，管電壓和電流分別為40 kV和40 mA，掃描速度為3°/min）。

（3）拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率：按照GB/T 1040.3—2006標(biāo)準(zhǔn)，采用電子萬能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行 測(cè) 試 [試 驗(yàn) 條 件 為 （ 23±1）℃ 、（ 50±5）%RH，試 樣 尺 寸 為 10 mm×0.2 mm，標(biāo)距為50 mm，加載速度為50 mm/min。每個(gè)試樣測(cè)試5次，取平均值]。

（4）微觀形貌：采用數(shù)碼相機(jī)（數(shù)碼相機(jī)，RX100，Sony）等距離觀察薄膜中納米粒子的宏觀分散狀態(tài)；采用數(shù)字式三維視頻顯微鏡和掃描電子顯微鏡觀察填料在PLA中分散和界面相容情況（放大倍率分別為100×和1 000×）。

（5）水蒸氣透過率（WVTR）：按照GB/T 1037—1988《塑料薄膜和片材透水蒸氣性試驗(yàn)方法（杯式法）》標(biāo)準(zhǔn)，采用透濕性測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試[選取表面平整、均勻，不得有孔洞、劃傷等缺陷的薄膜試樣，將裝有試樣的透濕杯放入（38±0.6）℃、（90±2）%RH的恒溫恒濕箱中，間隔一定時(shí)間取出薄膜試樣并稱量，精確到0.1 mg。試樣測(cè)試5組，取平均值]。

（6）氧氣透過率（OTR）：按照GB/T 1038—2000《塑料薄膜和薄片氣體透過性試驗(yàn)方法壓差法》標(biāo)準(zhǔn)，采用壓差法氣體滲透儀進(jìn)行測(cè)試[選取表面平整、無褶皺試樣放在干燥箱中48 h，試驗(yàn)條件為（23±2）℃、（50±1）%RH]。

（7）熱性能：采用熱重分析（TG）與差示掃描量熱法（DSC）聯(lián)用儀進(jìn)行測(cè)試（試樣在氬氣氛圍下以10 K/min的升溫速率從40℃升至500℃，吹掃氣速率為20 mL/min。同時(shí)，選取試樣分別測(cè)試其在5 K/min、10 K/min和15 K/min升溫速度下的熱性能，以便計(jì)算熱降解的活化能）。

（8）生物降解性：按照G B/T 19811—2005《在定義堆肥化中試條件下塑料材料崩解程度的測(cè)定》標(biāo)準(zhǔn)，模擬土埋降解實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機(jī)改性蒙托土的結(jié)構(gòu)表征

通過CTAB有機(jī)化改性Na-MMT，有效提高了蒙脫土、PLA和SA 3者間的相容性；還可使蒙脫土層間距變大，使之均勻分散于PLA中。

2.1.1 FT-IR分析

采用FT-IR法分析有機(jī)改性蒙脫土前后化學(xué)性能的變化，如圖1所示。在Na-MMT的FTIR譜圖中，3 630 cm-1附近的吸收峰是硅酸鹽-OH的伸縮振動(dòng)特征峰，其活性高且在300℃以上可能變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)水；吸收峰3 450 cm-1和1 645 cm-1可能分別是蒙脫土層間的結(jié)晶水或吸附水的羥基伸縮振動(dòng)與彎曲振動(dòng)特征峰；1 030 cm-1是Si-O鍵的伸縮振動(dòng)特征峰，600～800 cm-1是蒙脫土特征吸收峰，一般是硅氧四面體與鋁氧八面體的振動(dòng)峰[10]。

Na-MMT經(jīng)CTAB改性后的FT-IR譜圖中，除具有Na-MMT的紅外特征峰外，還出現(xiàn)了CTAB的特征峰。在1 475、2 850、2 910cm-1處是CTAB表面官能團(tuán)特征吸收峰，其中吸收峰2 910 cm-1和 2 850 cm-1是 亞 甲 基 的 伸 縮 振 動(dòng)特征峰，而1 475 cm-1是C-H彎曲振動(dòng)峰。這都表明CTAB的有機(jī)分子鏈已插層進(jìn)入蒙脫土片層間。此外，Na-MMT和OMMT在小于1 330 cm-1處有相似的特征吸收峰，但是存在細(xì)微差別，如OMMT的FT-IR吸收峰比Na-MMT稍向低峰偏移，這表明Na-MMT和OMMT的骨架類似，是同類物質(zhì)但性質(zhì)有所不同，偏移的吸收峰說明CTAB已插層進(jìn)片層間，改變了蒙脫土硅酸鹽結(jié)構(gòu)的分布。由此可見，CTAB已經(jīng)進(jìn)入Na-MMT片層間，但并未改變?cè)蠳a-MMT的層狀骨架結(jié)構(gòu)。

圖1 Na-MMT與OMMT的FT-IR譜圖Fig.1 FTIR spectra of Na-MMT and OMMT

2.1.2 XRD分析

圖2為Na-MMT和OMMT的小角度XRD圖。未經(jīng)改性Na-MMT的2θ角為7.1°，經(jīng)計(jì)算得知d001值 為1.24 nm； 而 經(jīng)CTAB改 性 后OMMT的2θ角向小角度方向移動(dòng)，且移至4.2°附近，經(jīng)計(jì)算得知其d001值為2.08 nm，比Na-MMT的層間距增大了0.84 nm。這表明CTAB有機(jī)分子鏈已成功插層進(jìn)入Na-MMT的片層間，從而撐大了Na-MMT層間距離。這有利于插入高分子鏈，更好改善聚合物性能。

2.2 PLA/SA/OMMT復(fù)合薄膜的力學(xué)性能

PLA復(fù)合薄膜力學(xué)性能和阻隔性能如表1所示。由表1可知：添加20%的SA對(duì)PLA的斷裂伸長(zhǎng)率增加較為明顯，但是對(duì)其拉伸強(qiáng)度增加不明顯。為提高PLA薄膜的強(qiáng)度和韌性，利用OMMT改性PLA/SA薄膜。表1中，添加少量OMMT就可提升PLA/SA薄膜的力學(xué)性能；隨著OMMT含量的增加，PLA/SA/OMMT復(fù)合薄膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率都先增加后降低，拉伸強(qiáng)度增加的趨勢(shì)更顯著；當(dāng)添加7%（相對(duì)于SA質(zhì)量而言，下同）的OMMT時(shí)，PLA/SA/OMMT復(fù)合薄膜的拉伸強(qiáng)度與斷裂伸長(zhǎng)率都達(dá)到相對(duì)最大，其中相比于純PLA薄膜，PLA-20%SA-7%OMMT的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率分別提高了39.12%和75.33%；相比于PLA-20%SA薄膜，拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率分別提高17.41%、27.06%。這是由于蒙脫土經(jīng)有機(jī)改性后，層間距變大，促使SA能夠均勻吸附于OMMT表面和層間，在PLA溶液插層過程中，能夠較好地分散于PLA中。并且，由于OMMT的優(yōu)異強(qiáng)度和獨(dú)特的片層結(jié)構(gòu)，不僅能夠與SA協(xié)同增韌PLA，還可提高PLA強(qiáng)度，彌補(bǔ)了單獨(dú)使用SA時(shí)增強(qiáng)效果不明顯的缺點(diǎn)。

圖2 Na-MMT和OMMT的XRD圖譜Fig.2 XRD patterns of Na-MMT and OMMT

2.3 PLA/SA/OMMT復(fù)合薄膜阻隔性能

表1 PLA復(fù)合薄膜力學(xué)性能和阻隔性能Tab.1 Mechanical and barrier properties of PLA composite films

2.3.1 氧氣透過率（OTR）

食品包裝材料中OTR是一個(gè)重要性質(zhì)，直接影響到包裝材料內(nèi)、外環(huán)境中氧含量的改變情況，尤其對(duì)食品呼吸作用或內(nèi)部微生物狀況有較大影響。由表1可知：添加20%SA薄膜的OTR最大下降了36.91%；添加少量OMMT就可降低PLA/SA/OMMT薄膜的OTR；隨著OMMT含量的增加，PLA/SA/OMMT復(fù)合薄膜的OTR先減小后增大，當(dāng)添加5%OMMT時(shí)，PLA-20%SA-5%OMMT薄膜的OTR相對(duì)最低，比純PLA和PLA-20%SA薄膜分別降低了約48.1%和17.75%；而添加9%OMMT時(shí)，薄膜的OTR急劇升高。這是因?yàn)榈秃縊MMT在PLA中分散均勻，且由于獨(dú)特片層結(jié)構(gòu)阻止了氧氣透過，從而提高了PLA/SA可降解薄膜的氧阻隔性；但是，隨著OMMT含量的增加，在PLA薄膜中出現(xiàn)了團(tuán)聚現(xiàn)象，PLA不能完全包覆OMMT，從而增大了氧氣透過的孔道，快速增大了薄膜的OTR。

2.3.2 水蒸氣透過率（WVTR）

WVTR是食品包裝材料的一個(gè)重要特性，反映材料自身水阻隔性，關(guān)系著包裝外部的環(huán)境濕度對(duì)內(nèi)部食品水分的影響，也間接影響食品保質(zhì)期。由表1可知：添加20%SA的PLA薄膜的WVTR最大下降了10.16%。同樣地，添加少量OMMT也可降低薄膜的WVTR；隨著OMMT含量的增加，PLA/SA/OMMT復(fù)合薄膜的WVTR呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)，當(dāng)添加5%OMMT時(shí)，薄膜的WVTR相對(duì)最低，比純PLA和PLA-20%SA薄膜分別降低了約13.9%和12.5%；而添加9%的OMMT時(shí)，薄膜的WVTR急劇升高。這是因?yàn)榈秃縊MMT在PLA中分散較均勻，且由于獨(dú)特片層結(jié)構(gòu)阻止了水蒸氣直接透過，從而提高了薄膜的水阻隔性；但隨著OMMT含量的增加，在PLA/SA薄膜中出現(xiàn)了團(tuán)聚現(xiàn)象，PLA不能完全包覆OMMT，且OMMT片層和淀粉的吸水性，也使其WVTR急劇增大。

2.4 PLA/SA/OMMT復(fù)合薄膜的熱性能

2.4.1 OMMT對(duì)薄膜熱性能的影響

PLA/SA薄膜的熱性能如圖3所示。由圖3可知：添加SA可使PLA/SA可降解薄膜的起始分解溫度提前50 ℃左右，但當(dāng)SA含量超過15%時(shí)，對(duì)PLA/SA薄膜的熱穩(wěn)定性影響不大。OMMT具有較好的耐熱性，為探究不同含量OMMT對(duì)PLA/SA薄膜熱性能的影響，采用TG和DSC進(jìn)行檢測(cè)（如圖4所示），且相應(yīng)關(guān)鍵溫度列于表2。

圖3 PLA/SA薄膜的TG曲線Fig.3 TG curves of PLA/SA films

圖4 不同OMMT含量下PLA/SA薄膜（a）TG和（b）DSC曲線Fig.4 （a）TG and（b） DSC curves of PLA/SA films with various OMMT content

由圖4（a）可知：PLA/SA/OMMT薄膜的TG曲線有3個(gè)失重臺(tái)階：50～170℃為水蒸氣等雜質(zhì)的揮發(fā)，失重約6%；260～330℃主要是淀粉的分解，約9.3%；330～410℃是PLA的熱分解，約75.24%。

由圖4（b）可知：DSC曲線主要包含2個(gè)吸熱峰和1個(gè)放熱峰。由表2可知：含OMMT復(fù)合薄膜的起始分解溫度比純PLA降低約50℃，與PLA-20%SA薄膜相同；而含OMMT復(fù)合薄膜的熔融、放熱和分解等峰溫也與PLA-20%SA相同。這說明添加OMMT后對(duì)PLA/SA/OMMT復(fù)合薄膜的熱穩(wěn)定性影響較小，這與OMMT可增強(qiáng)PLA材料耐熱性研究相悖。這可能是OMMT的添加量相對(duì)于PLA太少，即便添加9%的OMMT相對(duì)于PLA只有1.8%，其有限的提高熱性能的效果可能被大量的SA降低熱性能效果覆蓋。但是對(duì)于食品包裝材料來說，添加少量OMMT能夠增加PLA/SA/OMMT復(fù)合薄膜力學(xué)性能而不改變其熱穩(wěn)定性也是有利的結(jié)果。

2.4.2 薄膜熱降解活化能

表2 PLA/SA/OMMT復(fù)合薄膜的TG和DSC測(cè)試結(jié)果Tab.2 TG and DSC test results for PLA/SA/OMMT composite films

為了研究PLA/SA/OMMT復(fù)合薄膜的熱降解活化能，對(duì)PLA-20%SA-7%OMMT薄膜在不同升溫速率下進(jìn)行了TG和DSC測(cè)試，結(jié)果如圖5所示。KHE法在推導(dǎo)方程過程中無需任何假設(shè)，避免了因假設(shè)帶來的可能誤差。根據(jù)KHE法對(duì)不同升溫速率下峰高ΔTp和峰溫Tp作圖并進(jìn)行曲線擬合，結(jié)果如圖6所示。表3列出了薄膜在不同升溫速率下的峰高ΔTp、峰溫Tp和相應(yīng)表觀活化能E。

圖5 PLA-20%SA和PLA-20%SA-7%OMMT薄膜分別在不同升溫速率下的（a，c）TG和（b，d）DSC曲線Fig.5 （a，c）TG and（b，d）DSC curves of PLA-20%SA and PLA-20%SA-7%OMMT films at different heating rates

圖6 （a）PLA-20%SA和（b）PLA-20%SA-7%OMMT薄膜的KHE點(diǎn)及其擬合Fig.6 KHE points and their fitting of （a）PLA-20%SA and（b）PLA-20%SA-7%OMMT

表3 復(fù)合薄膜熱降解活化能結(jié)果Tab.3 Results of thermal degradation activation energy for composite films

由圖5可知：升溫速率增加后，PLA-20%SA-7%OMMT薄膜的TG曲線和DCS曲線逐漸移向高溫區(qū)。這主要是由于增加升溫速率，可使薄膜在同等溫度下的受熱時(shí)間逐漸變短，最終使其釋放熱分解產(chǎn)物產(chǎn)生滯后。

結(jié)合圖6和表3可知：PLA-20%SA-7%OMMT膜的熱降解表觀活化能低于PLA-20%SA。這表明OMMT在PLA熱分解過程中促進(jìn)了順式消除向酯交換反應(yīng)過程的轉(zhuǎn)化，因?yàn)轫樖较磻?yīng)比酯交換反應(yīng)所需的表觀活化能低。

2.5 PLA/SA/OMMT復(fù)合薄膜的形貌分析

2.5.1 OMMT在薄膜中的分散性研究

將SA預(yù)吸附于OMMT表面，不僅可以提高2者在PLA中的分散性，還可提高OMMT與PLA的相容性，充分發(fā)揮OMMT的優(yōu)異性能。

不同含量OMMT在PLA/SA/OMMT復(fù)合薄膜中的宏觀分散情況如圖7所示。由圖7可以觀察到：①純PLA薄膜較透明，而隨著OMMT含量的增加，背景字樣逐漸變的模糊，透明性降低；②OMMT在添加1%～7%時(shí)，分散相對(duì)較均勻；③OMMT添加超過9%后，出現(xiàn)明顯的局部團(tuán)聚現(xiàn)象。這是因?yàn)镺MMT含量較低時(shí)，其表面的有機(jī)長(zhǎng)鏈可以與醋酸酯淀粉均勻纏繞，從而使其均勻分散于PLA中，但增加到一定含量后會(huì)在SA中團(tuán)聚，即使通過溶液插層也無法使其分散開。

圖7 OMMT在PLA/SA/OMMT復(fù)合薄膜中的宏觀分散Fig.7 Macroscopic dispersion of OMMT in PLA/SA/OMMT composite films

圖8 為光學(xué)顯微觀察下不同含量OMMT的PLA/SA/OMMT復(fù)合薄膜的微觀分散情況。由圖8可觀察到純PLA較透明，且表面平整。當(dāng)添加1%OMMT時(shí)，薄膜表面保持平整，但隨著OMMT含量的增加，薄膜表面的褶皺越來越明顯，這可能與OMMT的片層結(jié)構(gòu)有關(guān)。但是，添加9%的OMMT時(shí)，可明顯觀察到薄膜中填料有團(tuán)聚的現(xiàn)象。這是因?yàn)镺MMT經(jīng)有機(jī)改性后與SA相容性更好，但過量OMMT會(huì)出現(xiàn)團(tuán)聚而吸附周邊SA，從而使PLA局部沒有與填料共混的狀況。表現(xiàn)在宏觀性能上為：①由于OMMT團(tuán)聚而降低了薄膜的力學(xué)性能；②薄膜內(nèi)部微孔道增加，使薄膜的阻隔性降低。

2.5.2 PLA/SA/OMMT薄膜的界面相容性

通過SEM可直接觀察到PLA與SA、OMMT的界面結(jié)合情況，如圖9所示。由圖9可以觀察到純PLA薄膜表面較光滑平整。當(dāng)OMMT含量較少時(shí)，SA和OMMT可以均勻分散于PLA中，SA、OMMT與PLA界面結(jié)合較好；而隨著OMMT含量的增加，逐漸出現(xiàn)團(tuán)聚，SA、OMMT與PLA的界面結(jié)合較差，甚至出現(xiàn)裂紋；進(jìn)一步添加OMMT使其過量后，PLA無法包覆SA、OMMT，使OMMT與SA之間呈現(xiàn)較多裂紋。

圖8 OMMT在PLA/SA/OMMT復(fù)合薄膜中的微觀分散Fig.8 Microscopic dispersion of OMMT in PLA/SA/OMMT composite films

圖9 PLA與SA、OMMT界面黏合的SEM圖Fig.9SEM images of interfacial adhesion among PLA，SA and OMMT

2.6 PLA/SA/OMMT復(fù)合薄膜的生物降解性

通過土埋降解方法可在一定程度上反映PLA/SA/OMMT復(fù)合薄膜在自然環(huán)境中的生物降解特征。PLA/SA/OMMT復(fù)合薄膜在土埋降解過程中質(zhì)量損失隨時(shí)間的變化趨勢(shì)如圖10所示，由圖10可知：①添加OMMT后，PLA/SA/OMMT復(fù)合薄膜的質(zhì)量損失明顯提高，說明生物降解性有所提升；②當(dāng)添加1%～3%的OMMT時(shí)，PLA/SA/OMMT復(fù)合薄膜的質(zhì)量損失變化情況不大；③而當(dāng)添加5%以上，則效果較明顯，且OMMT添加量越多，薄膜的降解速度越快。由此可見，純PLA薄膜的降解速度呈現(xiàn)緩慢增長(zhǎng)，而含OMMT的薄膜在20 d內(nèi)也呈現(xiàn)比較緩慢的降解速度，20～60 d間表現(xiàn)出爆發(fā)式降解速度，60 d后生物降解速度又較為緩慢。

3 總結(jié)

（1）通過FT-IR光譜和XRD衍射分析，表明CTAB已成功通過離子交換進(jìn)入Na-MMT的片層間，使其層間距增大了0.84 nm。

圖10 OMMT對(duì)PLA復(fù)合薄膜生物降解性的影響Fig.10 Effect of OMMT on biodegradability of PLA composite films

（2）添加OMMT可使PLA/SA/OMMT復(fù)合薄膜的拉伸強(qiáng)度與斷裂伸長(zhǎng)率都呈現(xiàn)出先增加后急劇降低的趨勢(shì)，其中OMMT在添加7%時(shí)，PLA/SA/OMMT復(fù)合薄膜的拉伸強(qiáng)度與斷裂伸長(zhǎng)率都出現(xiàn)相對(duì)最大值，其中相比于純PLA薄膜分別提高39.12%和75.33%；相比于只含20%的SA，其PLA/SA薄膜分別提高了17.41%和27.06%?？梢?，OMMT和SA具有協(xié)同增強(qiáng)與增韌PLA作用。

（3）添加少量OMMT，對(duì)PLA/SA/OMMT復(fù)合薄膜的起始分解溫度、熔融溫度和分解峰溫都影響不大。通過KHE法計(jì)算發(fā)現(xiàn)，添加OMMT后薄膜的熱降解表觀活化能略有降低。

（4）適量OMMT可提高可降解薄膜的阻隔性，其中添加5%的OMMT，其PLA/SA/OMMT復(fù)合薄膜的OTR和WVTR都相對(duì)最低，比純PLA薄膜分別降低了48.1%和13.9%，而當(dāng)超過9%時(shí)，薄膜的阻隔性都急劇下降。

（5）OMMT在添加1%～7%時(shí)，其在PLA/SA/OMMT復(fù)合薄膜中分散性較好。

（6）OMMT添 加1%～3%對(duì)PLA/SA/OMMT復(fù)合薄膜的生物降解性影響較小，而超過5%則效果顯著，且添加量越多，薄膜的降解速度越快。