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新型成核剂对聚乳酸结晶行为的影响研究

作　者: 詹超
导　师: 戴文利
学　校: 湘潭大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 聚乳酸 蒙脱土 有机成核剂 复合成核剂 结晶行为
分类号: O633.14
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


本文研究了不同成核剂对聚乳酸（PLA）结晶行为的影响。选取了四种无机蒙脱土（MMT）和三种有机类成核剂（TX、TP、LBPA），采用熔融共混的方法，分别将四种MMT和三种有机成核剂加入到PLA基体中，通过差示扫描量热法（DSC）、偏光显微镜（POM）、X射线衍射（XRD）、热失重（TG）等分析方法研究了无机成核剂及有机成核剂对PLA结晶行为和热性能的影响。在此基础上，进一步将两种MMT分别与TP和TX制备成复合成核剂，采用上述分析方法研究了复合成核剂对PLA结晶行为的影响。蒙脱土的加入对PLA的熔融焓、冷结晶温度和结晶度均有影响，其中MMT2、MMT4对PLA的影响较大，与纯PLA相比，结晶度提高了8%左右。TX、TP、LBPA三种有机成核剂对PLA都有很好的结晶成核作用，与纯PLA相比均使其结晶度提高了8.5%左右。复合成核剂对PLA的熔融焓、冷结晶焓及结晶度等的影响比单组分成核剂大，复合成核剂能使PLA结晶度较纯的提高了13%左右。PLA晶体为球晶，加入MMT或有机成核剂后PLA球晶的尺寸变小，结晶时间大幅度缩短，纯PLA的球晶生长完全需要5h左右，而加入MMT或有机成核剂后只需2h左右，球晶就能生长完全。加入TP成核剂的试样球晶尺寸比加入其他成核剂试样大。复合成核剂对PLA球晶尺寸的影响比单组分成核剂大，添加复合成核剂后PLA球晶的尺寸变得更小，结晶时间大大缩短，复合成核剂只需40min就可使PLA的球晶生长完全。成核剂对PLA晶型转变影响不大，在衍射图上没有新衍射峰的出现。加入蒙脱土和有机成核剂的试样在2θ为16.4°和19.2°处衍射峰强度比纯PLA衍射峰强度强，结晶度比纯PLA高。加入复合成核剂的体系在2θ为16.4°和19.2°衍射峰强度比单组分成核剂强，结晶度也增加。MMT的加入提高了PLA的起始分解温度(T-5%)和最大失重速率时的温度(TMax)，能使PLA的T-5%提高5-17℃，其中MMT2提高的幅度较大，与纯的PLA相比提高了17℃。有机成核剂的加入使PLA的T-5%和TMax均有不同程度的降低，其中加入TX的试样降低幅度最大，使PLA的T-5%降低了50℃左右。复合成核剂加入使PLA的T-5%和TMax稍有降低，但与有机成核剂相比，降低的幅度较小，加入复合成核剂的试样T-5%和TMax处于使用单组分成核剂之间。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-22
  1.1 引言  9
  1.2 聚乳酸的简介  9-12
    1.2.1 聚乳酸的合成方法  10-12
    1.2.2 聚乳酸结构与性能  12
  1.3 聚乳酸结晶性能的改性研究  12-18
    1.3.1 聚乳酸晶体结构  13-14
    1.3.2 聚乳酸结晶性能的改性进展  14-18
  1.4 聚乳酸的应用领域  18-20
    1.4.1 聚乳酸在包装材料领域的应用  18-19
    1.4.2 聚乳酸在农业产品领域的应用  19
    1.4.3 聚乳酸在医疗卫生领域的应用  19-20
  1.5 本文研究的意义和研究内容  20-22
    1.5.1 研究意义  20-21
    1.5.2 研究内容  21-22
第2章 蒙脱土对 PLA 结晶行为的影响研究  22-33
  2.1 引言  22
  2.2 实验部分  22-24
    2.2.1 实验原料及设备  22-23
    2.2.2 试样制备  23
    2.2.3 表征与测试方法  23-24
  2.3 结果与讨论  24-32
    2.3.1 PLA/蒙脱土的 DSC 分析  24-26
    2.3.2 PLA/蒙脱土的 POM 分析  26-29
    2.3.3 PLA/蒙脱土的 XRD 分析  29-30
    2.3.4 PLA/蒙脱土的 TG 分析  30-32
  2.4 本章小结  32-33
第3章 有机成核剂对 PLA 结晶行为的影响研究  33-42
  3.1 引言  33
  3.2 实验部分  33-35
    3.2.1 实验原料及设备  33-34
    3.2.2 试样制备  34
    3.2.3 表征与测试方法  34-35
  3.3 结果与讨论  35-41
    3.3.1 PLA/有机成核剂的 DSC 分析  35-37
    3.3.2 PLA/有机成核剂的 POM 分析  37-38
    3.3.3 PLA/有机成核剂的 XRD 分析  38-40
    3.3.4 PLA/有机成核剂的 TG 分析  40-41
  3.4 本章小结  41-42
第4章 复合成核剂对 PLA 结晶行为的影响研究  42-52
  4.1 引言  42
  4.2 实验部分  42-44
    4.2.1 实验原料及设备  42-43
    4.2.2 试样制备  43-44
    4.2.3 表征与测试方法  44
  4.3 结果与讨论  44-51
    4.3.1 PLA/复合成核剂的 DSC 分析  44-46
    4.3.2 PLA/复合成核剂的 POM 分析  46-48
    4.3.3 PLA/复合成核剂的 XRD 分析  48-49
    4.3.4 PLA/复合成核剂的 TG 分析  49-51
  4.4 本章小结  51-52
第5章 总结与展望  52-54
  5.1 全文总结  52
  5.2 展望  52-54
参考文献  54-59
致谢  59-60
攻读硕士学位期间发表的论文  60

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 高分子化学（高聚物） > 杂链聚合物 > 链上含氧的聚合物 > 聚酯
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