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PLLA/SA共混材料的制备及性能表征

作　者: 高震
导　师: 陈金周；李新法
学　校: 郑州大学
专　业: 材料学
关键词: L-型聚乳酸醋酸酯淀粉增容剂增塑剂耐水性动态热机械性能
分类号: TQ320.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

为了降低聚乳酸(PLA)材料的生产加工成本,改善其柔韧性,扩大PLA基塑料的应用范围,本工作以L-型聚乳酸(PLLA)和醋酸酯淀粉(SA)为主要原料,钛酸四丁酯(Ti(OBU)4)为增容剂,柠檬酸三乙酯(TEC)为增塑剂,首次采用熔融共混挤出技术制备了一系列的PLLA/SA共混材料。考察了SA、增容剂和增塑剂等对共混材料的力学性能、动态热机械性能、结构与形态、耐热性、熔体流动速率、耐水性和生物降解性等方面的影响。研究发现：1.增容剂的加入使PLLA/SA共混材料中PLLA和SA的相容性得到了一定程度的改善。2.SA含量及增容剂与增塑剂含量对共混体系的力学性能有显著的影响,适量的增容剂可以很好地改善PLLA/SA共混体系的相容性,同时适量增塑剂可以提高共混材料的柔韧性。在SA含量为25%,增容剂含量为8%,增塑剂含量为10%时,与原料PLLA相比,共混材料的强度和刚度有所下降,但柔韧性得到了明显改善。3.动态热力学性能分析表明,在2.00～33.30Hz的频率范围内,SA含量、增容剂含量及增塑剂对材料的储能模量有较大的影响,随着增容剂含量的增加,储能模量降低,Tanδ峰值温度逐渐向低温方向移动；而随着SA含量的增加,共混材料储能模量增加,Tanδ峰值温度移向高温方向,但当SA含量增加到25%以上时,Tanδ峰值温度基本保持恒定；增塑剂的加入大大降低了材料的储能模量,提高了Tanδ峰值。4.热重分析表明,增塑剂的含量、增容剂的含量和SA含量对共混材料的热分解有影响。增塑剂降低了材料的耐热性；增容剂可以提高共混材料的耐热性；SA含量增加导致共混材料的耐热性小幅下降。共混材料的热降解温度范围较原料PLLA宽,在360℃左右趋于完全降解。5.SA、增容剂和增塑剂的含量对PLLA/SA共混体系的MFR产生了一定的影响。增容后的不含增塑剂的简单共混体系的MFR均高于未增容体系,且随着SA含量的增加有所增大；在增容剂含量一定(2%)时,增塑后共混体系的MFR高于未增塑体系；SA含量和增塑剂含量一定的情况下,共混体系的MFR随着增容剂含量的增加呈先减小后增大的趋势,且在增容剂含量为8%时达到最小,为3.62g/10min,但仍高于原料PLLA的MFR(2.04g/10min),说明共混材料的流动性较原料PLLA的好,更适合塑料成型加工的要求。6.SEM分析表明,添加适量的增容剂能有效地改善PLLA/SA共混体系的相容性。随着SA含量的增加,共混体系的相容性变差。7.耐水性研究发现,随着SA含量的增加,共混材料的吸水率逐渐增大,耐水性降低；随着增容剂含量的增加共混材料的吸水率稍有提高。在增容剂含量较低(2%)时,SA含量为25%的共混材料吸水后的拉伸强度与吸水前相比略有降低,其他SA含量的共混材料吸水后的拉伸强度均有提高；而在SA含量一定时,随着增容剂含量的增加,共混材料吸水后的拉伸强度均下降,但在增容剂含量为8%时下降的程度很小。8.生物降解性实验表明,SA和增塑剂的加入均使原料PLLA的生物降解性有所提高,但是并未随着他们二者的含量变化呈规律性变化。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
1 前言  11-21
  1.1 聚乳酸(PLA)的简介  13-14
  1.2 淀粉的简介  14-15
  1.3 PLA/淀粉共混体系中存在的问题及研究现状  15-20
  1.4 本论文的研究内容  20-21
2 实验部分  21-25
  2.1 主要原料与试剂  21
  2.2 仪器与设备  21
  2.3 共混材料的制备  21-22
  2.4 红外光谱分析(FT-IR)  22
  2.5 力学性能的测定  22
    2.5.1 拉伸性能  22
    2.5.2 弯曲性能  22
    2.5.3 冲击性能  22
  2.6 动态力学性能  22-23
  2.7 热性能分析  23
  2.8 熔体流动速率MFR的测定  23
  2.9 共混物断面形态观察  23
  2.10 吸水性测试  23-24
  2.11 生物降解性测试  24-25
3 结果与讨论  25-60
  3.1 力学性能研究  25-34
    3.1.1 淀粉含量对简单共混体系及含2%增容剂共混体系力学性能的影响  25-27
    3.1.2 SA含量和增塑剂及其含量对增容后共混体系力学性能的影响  27-31
    3.1.3 增容剂的含量对增塑后共混体系力学性能的影响  31-34
  3.2 动态力学性能分析  34-42
    3.2.1 增塑前后未增容共混体系的动态力学性能  35-38
    3.2.2 增容剂含量不同时共混体系的动态力学性能  38-40
    3.2.3 SA含量不同时共混体系的动态力学性能  40-42
  3.3 热性能分析  42-47
    3.3.1 原料PLLA和增塑剂添加前后未增容共混体系的热降解  43-44
    3.3.2 增容剂含量不同共混体系的热降解  44-46
    3.3.3 SA含量不同共混体系的热降解  46-47
  3.4 共混体系的熔体流动速率MFR  47-50
    3.4.1 SA含量不同时共混体系的MFR  47-48
    3.4.2 增塑剂含量与SA含量不同时共混体系的MFR  48-49
    3.4.3 增容剂含量不同时共混体系的MFR  49-50
  3.5 共混材料断面形态分析  50-54
    3.5.1 增容剂含量不同时共混材料的断面形态  50-52
    3.5.2 SA含量不同时共混材料的断面形态  52-54
  3.6 耐水性研究  54-57
    3.6.1 SA含量对共混材料吸水率的影响  54-55
    3.6.2 增容剂含量对共混材料吸水率的影响  55-56
    3.6.3 SA含量对吸水后共混材料拉伸强度的影响  56
    3.6.4 增容剂含量对吸水后共混材料拉伸强度的影响  56-57
  3.7 生物降解性分析  57-60
4 结论  60-62
参考文献  62-67
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  67-68
致谢  68

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