制备兼具优异韧性、透明度和气体阻隔性能的聚乳酸（PLA）薄膜仍是一项极具挑战的工作。为此，我们提出了一种基于双轴拉伸的有效且可扩展的策略，通过加入聚乙醇酸（PGA）并在PLA基体中构建横观各向同性结构（包含大量纳米晶体和纳米层PGA阻隔相），制备出具有优异延展性、透明度和高阻隔性能的PLA薄膜。其中横观各向同性结构赋予了PLA/PGA薄膜强大的链缠结网络，抑制了PLA中密集分布的凝聚缠结的形成以及PLA的物理老化，从而使PLA的分子链能够充分移动，表现出优异的韧性。作为结果，PLA/PGA薄膜的拉伸强度从67 MPa增加到157 MPa，同时保持了高断裂伸长率（>100%）、高透明度（>85%）和高耐久性（延展性保持时间＞1年），显示出优异的综合物理和力学性能。重要的是，原位构建的纳米层阻隔相极大延长了气体分子在PLA/PGA薄膜中的扩散路径，因此PLA/PGA薄膜的氧气透过系数（PO₂）比纯PLA降低了近两个数量级，即从1.66×10⁻14降低到7.10×10⁻16 cm³·cm/cm²·s·Pa，比聚乙烯薄膜低近三个数量级。因此，本研究为双轴取向PLA基共混薄膜的结构-性能关系提供了更深入的理解，有助于促进其在高阻隔绿色包装领域的应用。
相关成果以题为“Superior Ductile and Barrier PLA/PGA Films by In Situ Constructing a Transversely Isotropic Network and Well-Ordered Crystalline Nanolayers”发表于Macromolecules。江南大学刘博博士为该论文的第一作者，江南大学马丕明教授为该论文的通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、江苏省研究生科研与实践创新项目(KYCX24_2534)以及中央高校基本科研业务费等项资助。
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.4c02482
