全球塑料年产量超过4.3亿吨，且大部分是基于传统石油基不可生物降解聚合物制成的，其中三分之二塑料制品均为短期使用，很快就废弃，这不仅会消耗了大量能源，更会加剧“白色污染”。完全生物可降解聚乳酸（PLA）因其优异的力学强度、生物相容性和成型加工性能受到了广泛关注，但其固有脆性和低耐热性的缺陷极大限制了其商业化应用。开发一种同时提高PLA薄膜的延展性、力学强度、耐热性和透明度的策略具有重大意义，但仍面临巨大挑战。

针对以上上述问题，学院塑料高性能化加工与装备课题组最近近期提出了一种可规模化的“双轴取向-受限结晶”策略。双向拉伸应力可以诱导取向均质晶（HCs）的形成，其物理交联作用再配合高拉伸速率对链松弛的抑制增强了非晶区链缠结网络。随后的受限结晶不仅促进了取向HCs的完善，同时诱导了高熔点立构复合晶（SCs）的形成，进一步强化了非晶区链缠结网络。一方面，强韧链缠结网络提高了应力的承载和传递能力，同时防止了分子链的拔出或滑脱等，避免了过早断裂。另一方面，完善的取向片晶堆积更为紧密，从而在晶区/非晶区之间产生更强的相互作用，力学性能进一步得到改善。断裂伸长率和屈服强度分别从12.5%和56.2 MPa增加到106.1%和84.2 MPa。此外，高熔点SCs赋予了薄膜超高的耐热性。纳米级的取向晶体也确保了薄膜优异的透明性（＞90%），最终制备的薄膜具有优异的综合性能。该研究为简单、高效地制备高性能PLA薄膜提供了重要指导，同时促进了聚合物薄膜制造的可持续发展。

图1.PLLA/PDLA薄膜非晶区和晶区结构演变示意图

图2. WAXD/SAXS探究加工过程中取向晶体的形成

图3. TMDSC探究加工过程对链缠结网络的影响

图4.PLLA/PDLA双轴拉伸薄膜综合性能

相关工作以“Integration of Stiffness, Ductility, Heat Resistance, and Transparency for Polylactide Films by Manipulation of Amorphous Chain Networks and Oriented Nanocrystals”为题发表在Macromolecules，论文的第一作者为硕士研究生韦秋阳，通讯作者为教授钟淦基教授。该研究得到国家自然科学基金、和中央高校基本科研专项资金和伟德国际1946源自英国基金项目的资助。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.4c00215

撰稿：韦秋阳

编辑：杨燕玲

审核：李乙文