3.2　聚乳酸的力學性能

PLA是一種硬而脆的塑料，它的力學強度和模量較高，而斷裂伸長率和沖擊強度較低。表3-2列出了PLA的基本力學性能及與PET、PS、PP、PE的比較。PLA具有類似于石油基通用塑料PP和PS的良好加工性和力學性能^［1］，所以，可以說PLA是石油基化工塑料的重要替代品^［2～5］。PLA的力學性能主要依賴于分子量、D型含量和高層次有序結構，如結晶度、片晶厚度、球晶尺寸、分子鏈取向程度等^［6，7］。

表3-2　PLA與PET、PS、PP、PE的力學性能比較

3.2.1　分子量對聚乳酸力學性能的影響

PLA分子量的大小對聚乳酸的物理機械性能也有著很大的影響，表3-3列出了不同分子量PLA的各項力學性能。當PLA分子量較低時，PLA的拉伸強度和彎曲強度隨分子量的增加而增大，當分子量超過一定值以后，其影響就不那么明顯了。

表3-3　不同分子量的PLA的各項力學性能

3.2.2　結晶對聚乳酸力學性能的影響

PLLA的力學性能要優于PDLLA，由于具有可結晶性，可以通過結晶改善其力學性能。經過適當溫度熱退火后的PLLA具有更高的拉伸模量和彎曲模量。結晶度的增加可以提高PLLA的拉伸強度和彈性模量，但導致斷裂伸長率下降。在高的退火溫度下制備的PLLA膜的拉伸強度會降低，這是由于大尺寸球晶和微晶的形成造成的，盡管它們有高的結晶度。

3.2.3　取向對聚乳酸力學性能的影響

大分子鏈、鏈段或微晶在拉伸應力或剪切應力作用下，可以沿著外場方向有序排列，這種有序的平行排列稱為取向。PLA的取向對其力學性能有很大的影響，取向能夠提高PLA的拉伸強度、沖擊強度以及彈性模量。PLA經過單軸拉伸取向之后，隨著拉伸比增大，PLA的結晶度增大，取向增強，其拉伸強度、拉伸模量、沖擊強度增大，斷裂伸長率減小，但是垂直于拉伸方向的力學性能相對較差。雙軸拉伸PLA薄膜可以提高薄膜的二維強度，雙軸拉伸薄膜具有較高的結晶度，因此賦予材料較高的力學性能，拉伸倍數越高，PLA薄膜的拉伸強度越大。