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聚碳酸亚丙酯熔融共混物的制备及其性能研究

作　者: 刘小文
导　师: 林强
学　校: 海南大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 聚碳酸亚丙酯共混改性聚乳酸聚己内酯 PETG 成核剂结晶
分类号: O633.14
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

聚碳酸亚丙酯(PPC)是由二氧化碳(Co2)和环氧丙烷(PO)合成的交替共聚物。PPC与其它聚酯相比,价格低廉,并经国家环保局检测,可完全降解,可广泛应用在一次性包装材料以及医用等领域。但PPC的玻璃化转变温度(Tg)较低、材质柔软,端羟基的存在使得PPC容易发生“解拉链式”降解,影响其加工和使用性能。因此,对PPC进行物理或化学改性,提高其力学性能和热性能具有较大的实际意义。本论文的主要工作从增强PPC的功能性和加工性方面入手。第一,通过引入成核剂(TMC-328)对聚乳酸(PLA)结晶性能的改进,获得PLA结晶改性的工艺参数,进而使PPC、PLA以及TMC-328熔融共混制备综合性能好的共混物；第二,在两元体系PPC/PLA中,通过引入聚己内酯(PCL)制备了综合性能好的三元熔融共混物；第三,通过引入封端剂马来酸酐(MA)提高PPC的热稳定性,进而与聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己二甲醇酯(PETG)熔融共混制备了综合性能好的共混物。研究发现,(1)成核剂(TMC-328)改进了PLA结晶性能,不仅使得PPC/PLA保持了原有的较好相容性,还提高了该体系的力学性能。TMC-328在PLA结晶过程中起到了异相成核以及细化晶胞的作用,加入0.1% TMC-328后,PLA的冷结晶温度(Tcc)从纯PLA的126.14℃降到111.40℃,冷结晶焓(△Hcc)从11.34 J/g增加到23.49 J/g,在100℃下完全结晶的时间由40min缩短至12 min左右。含有0.3%TMC-328的PLA在100℃下等温处理5min,其结晶度就可以达到40%。通过PPC/PLA和PPC/PLA/TMC-328力学性能测试数据的对比,发现TMC-328的加入显著改善PPC/PLA基体的脆性,PPC/PLA/TMC-328具有较高抗拉强度的同时还具有较高的断裂伸长率,其中PPC/PLA (TMC-328) 70/30,抗拉强度从原来的15 Mpa提高到16 Mpa,而断裂伸长率由原来的164%提高到344%。(2)PCL对PPC/PLA两元体系进行优化,尽管PCL没有对PPC/PLA两元体系的相容性上有明显的贡献,但是PCL不仅在PLA的结晶过程起到了成核剂的作用,还起到细化晶胞的作用,从而提高了PPC/PLA/PCL薄膜的柔性,PPC/PLA/PCL (70:30:2)的抗拉强度为25.92 Mpa,相比PPC/PLA (70:30)的15.41 Mpa提高了10 Mpa,断裂伸长率从164.5%提高到337.0%。(3)MA的引入提高了PPC的热稳定性,阻止了PPC的端羟基“解拉链式”热分解,PPC分解温度(T-5%)从161.0℃提高到250.0℃左右,使得PPC能够与加工温度较高的PETG共混,从而进一步提高了PPC的力学性能和耐热性能,PPC分解温度(T-5%)从161.0℃提高到264.0℃。在PPC-MA/PETG共混物中PETG含量≤30%时,PETG作为岛相均匀分散在PPC-MA基材中,随着PETG含量增加到40%, PPC-MA/PETG共混物有发生“海—岛”结构向“海—海”结构转变的趋势。PC-MA/PETG(70/30)膜的抗拉强度从纯PPC膜材料的4.7 Mpa到PPC-MA/PETG (70/30)膜材料的16.93 Mpa。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-22
  1.1 聚合物的共混改性  10-12
    1.1.1 聚合物共混改性方法  10-11
    1.1.2 聚合物共混改性意义  11-12
  1.2 聚碳酸亚丙酯共混改性研究  12-21
    1.2.1 PPC的性能特点  13-16
    1.2.2 PPC的应用  16-17
    1.2.3 PPC的共混改性  17-21
  1.3 本课题的研究意义和内容  21-22
第二章聚碳酸亚丙酯/聚乳酸/TMC-328共混物的结构与性能研究  22-42
  2.1 前言  22
  2.2 实验部分  22-25
    2.2.1 主要试剂及仪器  22-23
    2.2.2 PLA/TMC-328、PPC/PLA/TMC-328共混物的制备  23-24
    2.2.3 PLA/TMC-328、PPC/PLA/TMC-328共混物性能表征  24-25
  2.3 结果与讨论  25-40
    2.3.1 TMC-328的FT-IR、XRD及SEM的分析  25-27
    2.3.2 PLA/TMC-328的POM分析  27-29
    2.3.3 PLA/TMC-328的DSC分析  29-33
    2.3.4 TMC-328和PLA/TMC-328的SEM分析  33-34
    2.3.5 PPC/PLA/TMC-328共混物的DSC分析  34-35
    2.3.6 PPC/PLA/TMC-328共混物的TGA分析  35-37
    2.3.7 PPC/PLA/TMC-328共混物的SEM分析  37-38
    2.3.8 PPC/PLA/TMC-328共混物的POM分析  38-39
    2.3.9 PPC/PLA和PPC/PLA/TMC-328共混物的力学性能分析  39-40
  2.4 小结  40-42
第三章聚碳酸亚丙酯/聚乳酸/聚己内酯共混物的结构与性能研究  42-51
  3.1 前言  42
  3.2 实验部分  42-44
    3.2.1 主要试剂及仪器  42-43
    3.2.2 PPC/PLA/PCL共混物的制备  43-44
    3.2.3 PPC/PLA/PCL共混物性能表征  44
  3.3 结果与讨论  44-49
    3.3.1 PPC/PLA/PCL的力学性能分析  44-45
    3.3.2 PPC/PLA/PCL的POM分析  45-46
    3.3.3 PPC/PLA/PCL的DSC分析  46-47
    3.3.4 PPC/PLA/PCL的SEM分析  47-48
    3.3.5 PPC/PLA/PCL的吹膜试验  48-49
  3.4 小结  49-51
第四章马来酸酐封端聚碳酸亚丙酯与聚对苯二甲酸乙二醇酯-1_4-环己烷二甲醇酯共混物的结构与性能研究  51-64
  4.1 前言  51
  4.2 实验部分  51-53
    4.2.1 主要试剂及仪器  51-52
    4.2.2 PPC-MA、PPC-MA/PETG共混物的制备  52-53
    4.2.3 PPC-MA/PETG共混物性能表征  53
  4.3 结果与讨论  53-62
    4.3.1 PPC-MA不同MA含量的TGA分析  53-56
    4.3.2 PPC-MA不同温度下封端的TGA分析  56-58
    4.3.3 PPC-MA/PETG共混物的DSC分析  58-59
    4.3.4 PPC-MA/PETG共混物的TGA分析  59-61
    4.3.5 PPC-MA/PETG共混物的SEM分析  61
    4.3.6 PPC-MA/PETG共混物的力学性能分析  61-62
  4.4 小结  62-64
第五章结论  64-65
参考文献  65-72
硕士期间的成果  72-73
致谢  73-74
缩略语  74

聚碳酸亚丙酯熔融共混物的制备及其性能研究

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