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聚乳酸/POE/纳米二氧化硅复合材料的制备与性能

作　者: 李冬冬
导　师: 申屠宝卿
学　校: 浙江大学
专　业: 化学工程
关键词: 聚乳酸(PLA) 乙烯-辛烯弹性体(POE) 乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(EGMA) 纳米二氧化硅 增强增韧
分类号: TQ320.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


聚乳酸(PLA)是一种以可再生资源为起始原料生产的新型高分子材料,具有良好的生物可降解性和生物相容性,其性能与聚苯乙烯相近,可采用通用塑料加工设备进行成型加工,如挤出、注射、拉伸、纺丝和吹塑,应用于包装材料和医用产品等领域,是生物可降解高分子材料研究开发的热点。然而PLA性脆、抗冲性能差,严重影响了它在一些领域中的应用和拓展,因此急需对PLA进行改性。本文采用新型聚烯烃热塑性弹性体乙烯-辛烯弹性体(POE)对PLA进行增韧改性,再以纳米二氧化硅为增强剂,将传统的弹性体增韧和新型的纳米粒子增强手段相结合,制得高性能的PLA复合材料。采用乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(EGMA)对PLA/POE共混物进行增容,制备了韧性好的PLA/POE共混物。结果表明,PLA的端羟基或羧基与EGMA的环氧基在共混时发生反应,生成的接枝聚合物改善了PLA与POE之间的界面相容性。SEM结果表明,PLA/POE共混物呈现“海-岛”结构,增容剂EGMA能有效降低POE分散相的尺寸,当EGMA含量为2wt%时,POE分散相的粒径较小,且POE在PLA基体中分散较为均匀；继续提高EGMA用量,POE分散相的粒径变化不大。增容剂含量为2wt%时,PLA/POE (80/20)共混物的断裂伸长率由未增容时的13%增加到107%,共混物的冲击强度也随增容剂含量的增加而提高。当EGMA含量为2wt%时,随POE含量增加,POE分散相的粒径增大,综合PLA/POE共混物的强度和韧性,PLA/POE共混物配比以90/10为佳。通过熔融共混法制得PLA/POE/SiO2共混物,并对其结构和性能进行了研究。SEM研究发现,加入纳米SiO2后PLA/POE共混物的断面变得更加粗糙,PLA和POE之间的界面也更为模糊,少量的纳米SiO2能降低POE分散相的尺寸。热分析研究结果发现,弹性体POE和无机纳米SiO2粒子对PLA的玻璃化转变温度和熔点的影响不大。SiO2能起到异相成核作用,促进了PLA的结晶。SiO2使PLA链段运动受限,抑制了PLA分子链的松弛,使得复合材料的储能、损耗模量和粘度增加。PLA/POE/SiO2复合材料的杨氏模量随SiO2含量的增加而提高,其拉伸强度和断裂伸长率均在SiO2含量为0.5wt%时达到最大值,随SiO2含量继续增加,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率下降。

全文目录


致谢  5-6
摘要  6-8
Abstract  8-10
目录  10-12
第1章 绪论  12-14
第2章 文献综述  14-34
  2.1 聚乳酸  14-18
    2.1.1 聚乳酸的合成  15-16
    2.1.2 聚乳酸的性质  16-18
  2.2 聚乳酸的增韧改性  18-32
    2.2.1 增塑剂改性聚乳酸  19-22
    2.2.2 纳米无机粒子改性  22-26
    2.2.3 弹性体增韧聚乳酸  26-31
    2.2.4 弹性体和纳米无机材料复合增强增韧聚乳酸  31-32
  2.3 本文的研究目的及内容  32-34
第3章 PLA/POE共混物的制备与性能  34-53
  3.1 实验部分  35-38
    3.1.1 实验原料  35-36
    3.1.2 主要实验设备  36
    3.1.3 PLA/POE共混物的制备  36-37
    3.1.4 测试与表征  37-38
  3.2 结果和讨论  38-51
    3.2.1 增容剂EGMA用量对PLA/POE共混物形态结构的影响  38-42
    3.2.2 PLA/POE共混物的流变行为  42-47
    3.2.3 PLA/POE共混物的力学性能  47-48
    3.2.4 POE含量对PLA/POE共混物性能的影响  48-51
  3.3 本章小结  51-53
第4章 PLA/POE/SiO_2复合材料的制备和性能  53-65
  4.1 实验部分  53-55
    4.1.1 实验材料  53-54
    4.1.2 实验设备  54
    4.1.3 PLA/POE/SiO_2共混物的制备  54
    4.1.4 性能测试  54-55
  4.2 结果和讨论  55-64
    4.2.1 PLA/POE/SiO_2复合材料的形态结构  55-59
    4.2.2 PLA/POE/SiO_2复合材料的结晶性能  59-60
    4.2.3 PLA/POE/SiO_2复合材料的流变行为  60-62
    4.2.4 PLA/POE/SiO_2复合材料的力学性能  62-64
  4.3 本章小结  64-65
第5章 结论和展望  65-67
攻读学位期间的学术成果  67-68
参考文献  68-74

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 合成树脂与塑料工业 > 一般性问题 > 产品及检验
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