材料学院李照磊课题组在聚乳酸立构复合结晶领域取得重要进展

近日获悉， 我校材料学院22届硕士毕业生张盟为第一作者、江苏科技大学为第一作者单位、材料学院李照磊副教授与东华大学马禹副教授为共同通讯作者、法国格勒诺布尔阿尔卑斯大学Alain Dufresne教授为共同作者的一项研究成果已被美国化学会核心刊物《ACS Applied Polymer Materials》接收。

作为源于可再生资源的生物可降解高分子材料，聚乳酸材料被认为有望取代石油基的高分子材料，然而较低的热变形温度和较差的力学性能限制了其进一步的应用和发展。1987年，Ikada等人发现，左旋聚乳酸和右旋聚乳酸形成外消旋共混物时，体系中会生成立构复合晶，其熔点较纯左旋聚乳酸（右旋聚乳酸）形成的同质晶要高约50 ºC，且表现出更好的力学性能。但是，研究人员很快发现，分子量较高时聚乳酸外消旋共混物体系中能同时形成立构复合晶与同质晶，而且分子量越高同质晶生长优势越明显。

为深入掌握聚乳酸立构复合晶与同质晶竞争生长的机制，李照磊副教授课题组围绕聚乳酸外消旋共混物熔体不同尺度结构演化规律展开了系统研究。借助于Flash DSC与显微红外技术，发现将外消旋共混物熔体以极快速度（3000 K/s）降至不同结晶温度后，分子链最先采取的都是10₃螺旋构象。随后，对映体分子链间的C=O•••H-C相互作用开始形成，最终触发10₃螺旋构象向3₁螺旋构象转变。因此，更高分子量聚乳酸外消旋共混物中同质晶所表现出来的竞争生长优势可解释为，更长分子链所导致的对映体分子链间更强的相分离趋势和缠结作用，使得C=O•••H-C相互作用的发展变得困难，从而阻碍了10₃螺旋构象向3₁螺旋构象的转变。这一研究结果为聚乳酸立构复合晶与同质晶竞争生长机制研究提供了全新认识，并将为高性能聚乳酸材料的制备提供重要理论指导。

该项研究得到了国家自然科学基金委项目（氢键对聚乳酸立构复合晶与同质晶竞争生长作用机制的研究，51903111）和南京大学胡文兵教授的支持。

（撰稿：李照磊；审稿：芦笙）