高压气体调控聚乳酸立体复合晶与均质晶结晶行为的机制研究

本文系统研究了二氧化碳(CO2)和氮气(N2)对聚乳酸(PLA)立体复合晶(SCs)和均质晶(HCs)结晶行为的差异化调控机制。研究发现：CO2通过塑化效应同时抑制HCs和SCs结晶，而N2通过静水压力促进HCs成核却抑制SCs形成；揭示了SCs先完成结晶后诱导HCs异相成核的竞争机制，并首次观察到高压气体下SCs层状取向导致的双折射现象，为PLA材料性能精准调控提供了新策略。

　　

Highlight

本研究首次系统揭示了不同高压气体对聚乳酸(PLA)立体复合晶(SCs)和均质晶(HCs)结晶行为的差异化调控机制。关键发现表明：预存的不完美SCs会抑制分子链运动性，同时促进HCs的均相成核；在共结晶过程中，SCs会先完成结晶，随后在其晶体表面诱导HCs异相成核，且异相成核数量显著多于均相成核。在气体特异性条件下，CO₂会同时抑制HCs和SCs结晶，而N₂则呈现差异化效应——促进HCs结晶却抑制SCs形成。此外，高压气体下SCs会出现轻微双折射现象，这是片晶择优取向的结果。

Materials

实验采用分子量1.6×10⁵的PLLA（L175，_L-乳酸含量>99%）和分子量7×10⁴的PDLA（D070，_D-乳酸含量>99%），二氯甲烷为溶剂，高纯CO₂(99.99%)和N₂(99.9999%)作为处理气体。

Crystallization behavior of PDLA/PLLA blends under air

为探究SCs对HCs结晶的影响，研究采用195°C和240°C两种热历史消除温度。发现在195°C保留SCs时，残余SCs能促进HCs成核并加速结晶；而在240°C完全消除SCs后，SCs会优先结晶并作为异相成核位点诱导HCs形成。

Conclusion

本研究揭示了HCs和SCs在不同作用力下的结晶差异：CO₂通过塑化效应降低分子链相互作用，而N₂通过静水压力增强分子链堆积。SCs的择优取向导致的双折射现象，为PLA光学性能调控提供了新思路。