3.2　聚乳酸的力学性能

PLA是一种硬而脆的塑料，它的力学强度和模量较高，而断裂伸长率和冲击强度较低。表3-2列出了PLA的基本力学性能及与PET、PS、PP、PE的比较。PLA具有类似于石油基通用塑料PP和PS的良好加工性和力学性能^［1］，所以，可以说PLA是石油基化工塑料的重要替代品^［2～5］。PLA的力学性能主要依赖于分子量、D型含量和高层次有序结构，如结晶度、片晶厚度、球晶尺寸、分子链取向程度等^［6，7］。

表3-2　PLA与PET、PS、PP、PE的力学性能比较

3.2.1　分子量对聚乳酸力学性能的影响

PLA分子量的大小对聚乳酸的物理机械性能也有着很大的影响，表3-3列出了不同分子量PLA的各项力学性能。当PLA分子量较低时，PLA的拉伸强度和弯曲强度随分子量的增加而增大，当分子量超过一定值以后，其影响就不那么明显了。

表3-3　不同分子量的PLA的各项力学性能

3.2.2　结晶对聚乳酸力学性能的影响

PLLA的力学性能要优于PDLLA，由于具有可结晶性，可以通过结晶改善其力学性能。经过适当温度热退火后的PLLA具有更高的拉伸模量和弯曲模量。结晶度的增加可以提高PLLA的拉伸强度和弹性模量，但导致断裂伸长率下降。在高的退火温度下制备的PLLA膜的拉伸强度会降低，这是由于大尺寸球晶和微晶的形成造成的，尽管它们有高的结晶度。

3.2.3　取向对聚乳酸力学性能的影响

大分子链、链段或微晶在拉伸应力或剪切应力作用下，可以沿着外场方向有序排列，这种有序的平行排列称为取向。PLA的取向对其力学性能有很大的影响，取向能够提高PLA的拉伸强度、冲击强度以及弹性模量。PLA经过单轴拉伸取向之后，随着拉伸比增大，PLA的结晶度增大，取向增强，其拉伸强度、拉伸模量、冲击强度增大，断裂伸长率减小，但是垂直于拉伸方向的力学性能相对较差。双轴拉伸PLA薄膜可以提高薄膜的二维强度，双轴拉伸薄膜具有较高的结晶度，因此赋予材料较高的力学性能，拉伸倍数越高，PLA薄膜的拉伸强度越大。