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聚乳酸材料的增韧耐热改性研究

作　者: 石晓旭
导　师: 杨一奇
学　校: 东华大学
专　业: 应用化学
关键词: 聚乳酸 Me-MQ 树脂增韧立构复合
分类号: TQ327
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

近年来,随着石油资源的日益枯竭,寻找石油基制品替代材料的呼声越来越大,聚乳酸(PLA)材料作为一种可生物降解材料,引起研究者们越来越多的关注。90年代至今,PLA开始向降解塑料方面发展,现在PLA主要应用在生活用品、工农业用品和生物医学制品上。现阶段将PLA作为通用塑料应用还受到一定的限制,这主要是由于PLA存在一些性能缺陷,其中最关键的两点是：一是PLA性脆易碎,断裂延伸率低且抗冲击性差；二是PLA的热稳定不足,即使在热分解温度以下进行加工也会使分子量大幅度下降。PLA具有很高的强力和模量,但是现有的常规PLA增韧改性方法,通常很难做到在增韧的同时,保证其透明性、强力和生物相容性不受折损。本文首先通过溶液浇铸法制备了L-聚乳酸(PLLA)与不同含量的甲基MQ硅树脂(Me-MQ)共混物。文中所采用的Me-MQ是一种硅烷偶联剂,其具有生物相容性,并兼具高透明性、高强力和高的分解温度,现应用于胶黏剂与个人护理用品领域。本文将Me-MQ与PLLA共混,实现了以低添加量的Me-MQ增韧PLLA。拉伸测试结果表明,Me-MQ的添加量分别为1wt%和2wt%时,共混物的断裂延伸率增加至67.9%和217.7%。同时,共混物的强力没有明显下降,与PLLA相比,强力损失都低于6%。热性能测试结果表明,Me-MQ的添加有助于共混材料分解温度的提高,当添加量分别为1、2、4和6wt%时,材料分解温度分别提高了5、15、24和26℃；并且Me-MQ的添加使材料储能模量增加,冷结晶温度降低。经UV-vis测试,Me-MQ添加量为1wt%时,共混物与PLLA的透光率几乎没有差别,当添加量增至2wt%时,材料透光率也仅降低了10%,这满足包装材料上的透明性要求。随后,为了增强聚乳酸材料的热稳定性,本文设计了Me-MQ的柔性改性,并实现了其与丙交酯的开环共聚,制备了含有Me-MQ内核的支化聚乳酸高分子共聚物。最后,将L/D型改性聚乳酸等质量混合以形成立构复合结构,增强材料的热稳定性。DSC测试结果表明,Me-MQ-PLLA与Me-MQ-PDLA的熔点分别为167.8℃和170.4℃,1：1共混后形成的立构复合物物熔点为224.6℃,提升了56℃。此外,强力测试表明,立构复合材料的断裂延伸率有所增加,由原来的3.47%增加至7.19%;断裂强力增强,由原来的60.3MPa增加至78.6MPa,提高了30%以上。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第一章绪论  11-29
  1.1 前言  11-13
  1.2 聚乳酸的结构与性能特点  13-23
    1.2.1 聚乳酸的合成  13-15
    1.2.2 聚乳酸的物理性质及其结构特征  15-17
    1.2.3 聚乳酸的性能特点  17-23
  1.3 聚乳酸的应用与改性研究现状  23-28
    1.3.1 聚乳酸的生产与应用现状  23-25
    1.3.2 聚乳酸的增韧改性  25-28
  1.4 本论文的研究意义与主要内容  28-29
第二章实验材料与方法  29-38
  2.1 前言  29-30
  2.2 L-聚乳酸与甲基MQ硅树脂共混复合材料的制备及表征  30-35
    2.2.1 主要原料  30-32
    2.2.2 共混复合材料的制备  32
    2.2.3 共混复合材料的表征  32-35
  2.3 L-聚乳酸与甲基MQ硅树脂共聚复合材料的制备及表征  35-38
    2.3.1 Me-MQ的改性  36-37
    2.3.2 改性Me-MQ与丙交酯共聚  37
    2.3.3 产物表征  37-38
第三章实验结果与讨论  38-55
  3.1 Me-MQ与L-聚乳酸共混材料的性能研究  38-48
    3.1.1 PLLA/Me-MQ共混材料热性能  38-40
    3.1.2 PLLA/Me-MQ共混材料的动态热力学性能  40-42
    3.1.3 共混材料的机械性能  42-46
    3.1.4 共混材料的光学性能  46
    3.1.5 Me-MQ增韧PLLA的机理探究  46-47
    3.1.6 关于Me-MQ增韧PLLA的小结  47-48
  3.2 改性Me-MQ与L-丙交酯(D-丙交酯)共聚材料的性能研究  48-55
    3.2.1 改性Me-MQ的表征  48-51
    3.2.2 改性Me-MQ与丙交酯共聚物的表征  51-52
    3.2.3 Me-MQ-PLLA与Me-MQ-PDLA共混材料的性能研究  52-54
    3.2.4 关于Me-MQ增加PLA热稳定性的小结  54-55
第四章结论  55-56
致谢  56-57
参考文献  57-62

聚乳酸材料的增韧耐热改性研究

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