聚乳酸-酰胺11嵌段共聚物协同纤维素纳米晶反应挤出制备具有纳米连续相液滴的PLA复合材料及其对PLA增强增韧的机理

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51803029
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    谭斌
  • 依托单位：
    福建工程学院
  • 学科分类：
    E0305.高分子共混与复合材料
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Poly(lactic acid) (PLA) has good properties and is an ideal alternative bio-based polymer for petroleum based polymers. However, its drawback is brittle and modification for toughening PLA always results reduced mechanical strength. In our previous work, esterification reaction between PLA and PA11 (polyamide 11) chains though reactive extrusion process was achieved for preparing PLA/PA11 blends, which showed unique phase morphology with nanoscale continuous phase dispersed into dispersed phase, and the elongation at break enhanced 13 times than pure PLA, while only resulted 14% less in modulus. This new strategy showed the effectiveness of manipulating mechanical properties through morphology control. To further improve this strategy for preparing PLA with both enhanced toughness and strength, this project plans to synthesize PLA-b-PA11 block copolymer with tunable structures by interfacial esterification reaction, fabricate PLA/PLA-b-PA11 blends through extrusion, and investigate the effects of shear force, structure of block copolymer on the morphology and properties of PLA/PLA-b-PA11 blends, and illustrate the mechanism of toughening PLA through manipulation of morphology and flexibility of PLA chans. Furthermore, this project plans to investigate factors such as shear force and reaction conditions on morphology evolution and mechanical properties of PLA/PLA-b-PA11/cellulose nanocrystal (CNC-g-) nanocomposites, and explore the evolution of phase droplet with nanoscales in size, and the mechanism of manipulating mechanical properties of composites through “shear force-block copolymer- CNC-g-”.
聚乳酸（PLA）综合性能优良，是替代石油基聚合物的理想材料。然其脆性大，增韧改性易致强度下降。项目前期以反应挤出进行界面酯交换制备PLA/PA11（尼龙11），发现PA11分散相包藏纳米级PLA连续相，共混物的断裂伸长率提高13倍，模量仅下降14%，初步获得以相形态调控其力学性能的新技术。为完善该技术用于制备高强高韧PLA，本项目以界面酯交换反应挤出合成结构可调的PLA-b-PA11，共混挤出制备PLA/PLA-b-PA11，考察剪切流场、共聚物结构等对共混物形态结构和性能的影响机制，阐述调控相形态和PLA分子链柔顺性增韧PLA的机理。考察剪切流场、反应条件等影响以反应挤出制备PLA/PLA-b-PA11/纤维素纳米晶（CNC-g）复合材料的相形态演变及力学性能的规律，探索复合材料纳米级相液滴尺寸特征的演变历程，获得“剪切流场、嵌段共聚物和CNC-g”调控PLA复合材料力学性能的新机理。

结项摘要

项目完成了反应挤出界面酯交换反应合成 聚乳酸-酰胺11嵌段共聚物（PLA-b-PA11）的机制研究，阐述了挤出温度、停留时间以及催化剂含量对PLA-b-PA11 嵌段共聚物分子量、热力学性能以及结晶的影响，探索 PLA-b-PA11 嵌段共聚物增韧聚乳酸（PLA）的机制。项目合成制备的PLA-b-PA11 嵌段共聚物能够有效促进PLA的柔韧性，其共混物具备高韧性及优异的综合力学性能。项目完成了PLA/PLA-b-PA11/CNC-g三元纳米复合材料形态与性能相互关系及增韧机理的研究。通过优化设计，三元复合材料的拉伸模量达到4.3GPa，断裂伸长率达到230%；与纯PLA相比，分别提高了1.2和47倍。阐明了复合材料组分对聚乳酸降解动力学的影响机制。研究成果将为生物基复合材料制备、改性及降解回收提供数据支撑和理论依据，促进新型生物基复合材料的发展。

项目成果

期刊论文数量（4）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（4）
Adopted ion-pair effect to construct bicontinuous starch-based gel and its application in humidity sensitivity and strain-responsiveness
利用离子对效应构建双连续淀粉基凝胶及其在湿度敏感性和应变响应性中的应用
  • DOI：
    10.1016/j.compositesb.2022.109696
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Composites Part B: Engineering
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Wanjie Si;Yunxuan Weng;Bin Tan;Shuidong Zhang
  • 通讯作者：
    Shuidong Zhang
Fabrication of microcellular epoxidized natural rubber foam with superior ductility by designable chemical and physical crosslinking networks
通过可设计的化学和物理交联网络制备具有优异延展性的微孔环氧化天然橡胶泡沫
  • DOI：
    10.1016/j.supflu.2021.105508
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    The Journal of Supercritical Fluids
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Jingyi Zhu;Xiangyu Li;Yunxian Weng;Bin Tan;Shuidong Zhang
  • 通讯作者：
    Shuidong Zhang
汉麻秆芯/玉米秸秆充填缓冲发泡材料的制备及性能研究
  • DOI：
    10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.13.020
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    包装工程
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    赵红;郑永杰;谭斌;韦鹏辉;付丽
  • 通讯作者：
    付丽
Study on the Properties of Esterified Corn Starch/Polylactide Biodegradable Blends
酯化玉米淀粉/聚丙交酯可生物降解共混物的性能研究
  • DOI：
    10.32604/jrm.2022.019702
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Journal of Renewable Materials
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Yongjie Zheng;Mingjian Xu;Jingzhi Tian;Meihong Yu;Bin Tan;Hong Zhao;Yin Tang
  • 通讯作者：
    Yin Tang

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其他文献

糙米直链淀粉含量对其面包质构和体外消化性质的影响
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  • 通讯作者：
    翟小童
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  • 作者：
    李忍;吴娜娜;李志江;谭斌;李冬梅
  • 通讯作者：
    李冬梅

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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