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PCL基环保型增塑剂的研究

作　者: 王波
导　师: 王克智
学　校: 太原理工大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 聚己内酯聚乳酸增塑剂性能测定
分类号: TQ414.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着塑料工业的不断发展,越来越多的增塑剂被开发和应用,但是传统增塑剂的环保型和安全性也逐渐被人类所重视。基于环境安全和卫生的要求,各国陆续出台了各类法律法规来规范和限制非环保型增塑剂的使用。有关邻苯二甲酸酯类增塑剂的替代品的开发和应用成为目前研究的热点问题。有着“永久型增塑剂”美称的聚酯类增塑剂以其优良的耐久性、耐油性、耐高温性和环保性获得了研究人员的青睐。聚己内酯(PCL)就是聚酯类增塑剂的一种,它与聚合物有着良好的相容性,拥有优异的柔软性、加工性和热稳定性。自问世以来被广泛的应用于生物可降解材料、医用材料和增塑剂等各个领域。聚乳酸(PLA)是一种以可再生的植物资源为原料,同时又可以被微生物完全降解的高分子聚合物。具有高强度,高模量等优点,属于热塑性脂肪族聚酯。是目前产耗量最大的生物塑料之一,在工业、农业和医药卫生行业显示出广阔的市场前景。尽管聚乳酸有许多优异的性能,但由于结晶速度慢、结晶度低而导致的加工和应用问题在很大程度上局限了其推广和应用。为此,本论文的目的在于研究和开发一种可满足聚乳酸增塑改性要求的增塑剂,并探讨增塑剂剂对聚乳酸塑化性能、结晶性能、力学性能等的影响并与传统增塑剂邻苯二甲酸二辛酯(DOP)对比。本研究通过单因素实验法确定合成聚己内酯的最佳工艺条件为：在反应体系中加入0.2%的乙酸锌催化剂,120℃下反应4小时。采用红外、凝胶色谱等一系列表征手段对合成出来的聚己内酯进行结构及分子量的表征。结果显示,合成出的产物确为目标产物聚己内酯。然后按不同的配比将聚己内酯增塑剂添加到聚乳酸中,采用转矩流变仪、DSC、拉伸试验机、冲击试验机等手段对其各项性能进行测试。测试结果表明,PCL与PLA的相容性非常好,可以1：1代替DOP；在添加PCL后的PLA塑化性能显著改善、玻璃化温度明显降低甚至对PLA的结晶性能也有一定贡献；由于结晶度提高的影响,对PLA的力学性能无明显改善。由此可见,聚己内酯对聚乳酸有一定的增塑效果但是由于对基材树脂结晶性的贡献,其增塑作用没有达到预期的目的,这需要在以后的工作进一步研究。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-11
第1章绪论  11-41
  1.1 增塑剂的概述  11-23
    1.1.1 增塑剂的概念  11-12
    1.1.2 增塑剂的发展历程  12-13
    1.1.3 增塑剂的选用条件  13-14
    1.1.4 增塑剂的分类  14-15
    1.1.5 影响塑化的主要因素  15-17
    1.1.6 增塑剂的性能及评价  17-18
    1.1.7 国内外增塑剂概况  18-19
    1.1.8 目前增塑剂存在的问题及法规限制  19-23
  1.2 聚酯增塑剂  23-27
    1.2.1 合成聚酯增塑剂的主要原料  23-24
    1.2.2 合成聚酯增塑剂的方法  24-25
    1.2.3 聚酯增塑剂的结构与增塑性能的关系  25-26
    1.2.4 聚酯类增塑剂的应用  26-27
  1.3 聚己内酯的概述  27-33
    1.3.1 聚己内酯(PCL)的物理性质  27-28
    1.3.2 ε-己内酯(ε-CL)的聚合  28-31
    1.3.3 聚己内酯的应用  31-33
  1.4 聚乳酸的概述  33-38
    1.4.1 聚乳酸的发展  35-36
    1.4.2 聚乳酸的合成  36-38
    1.4.3 聚乳酸目前存在的问题  38
  1.5 选题的意义和研究内容  38-41
    1.5.1 选题的意义、目的和思路  38-39
    1.5.2 本课题的研究内容  39-41
第2章聚己内酯增塑剂的合成与表征  41-57
  2.1 引言  41
  2.2 实验原料及仪器  41-42
    2.2.1 实验原料  41-42
    2.2.2 实验仪器  42
  2.3 实验线路设计  42-45
    2.3.1 合成原理  42-43
    2.3.2 合成方法  43-44
    2.3.3 聚己内酯增塑剂分子量的测定  44
    2.3.4 聚己内酯增塑剂结构的测定  44-45
  2.4 合成条件对产品的影响  45-51
    2.4.1 反应温度对产品的影响  45-46
    2.4.2 反应时间对产品的影响  46-47
    2.4.3 催化剂种类及用量对产品的影响  47-51
  2.5 聚己内酯的表征  51-55
    2.5.1 聚己内酯的凝胶色谱测定  51-53
    2.5.2 聚己内酯的红外光谱表征  53-55
  2.6 本章小结  55-57
第3章聚己内酯增塑剂在聚乳酸中的应用  57-95
  3.1 引言  57
  3.2 实验原料及仪器  57-58
    3.2.1 主要实验原料  57
    3.2.2 实验主要仪器  57-58
  3.3 实验线路设计  58-60
    3.3.1 PLA/PCL共混物试片的制备  58-59
    3.3.2 产品相容性的测试方法  59
    3.3.3 产品塑化性能的测试方法  59
    3.3.4 产品玻璃化温度的测试方法  59
    3.3.5 产品的结晶性能的测试方法  59-60
    3.3.6 产品拉伸性能的测试方法  60
    3.3.7 产品冲击强度的测试方法  60
  3.4 PLA/PCL共混物应用性能测试  60-94
    3.4.1 增塑剂的相容性测试  60-61
    3.4.2 塑化性能的测定  61-82
    3.4.3 玻璃化温度变化的测定(DSC)  82-89
    3.4.4 结晶性能的测定  89-91
    3.4.5 力学性能测试  91-94
  3.5 本章小结  94-95
第4章总结与展望  95-97
  4.1 全文主要结论  95-96
  4.2 展望  96-97
参考文献  97-103
致谢  103-105
攻读硕士学位期间发表的论文  105

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