聚乳酸四针状氧化锌晶须非等温冷结晶行为的研究.pdf

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1、邢惠红，等：聚乳酸／四针状氧化锌晶须非等温冷结晶行为的研究59聚乳酸／四针状氧化锌晶须非等温冷结晶行为的研究邢惠红陈寅杰王标兵胡国胜(中北大学理学院，太原030051)摘要采用熔融共混法制备了聚乳酸(PLA)／四针状氧化锌晶须(T—ZnOw)。用差示扫描量热仪研究了PJJA及PLA／T—ZnOw的非等温冷结晶行为；用Jeziomy法和Mo法对其非等温冷结晶动力学进行了分析研究，并计算了相关的结晶动力学参数。结果表明，Jeziorny法和Mo法均能很好地描述PLA及PLA／T—ZnOw的非等温冷结晶过程，且结果一致Jezi

2、omy法分析表明，初次结晶阶段PLA及PLA／T—ZnOw的Avrami指数n值范围分别为4．22～5．43和3．11～4．80．而二次结晶阶段的Avrami指数n，值范围分别为3．10～4．66和2．69～5．57，说明T—ZnOw的加入改变了PLA的成核和晶体生长规律。Mo法分析表明，在相同的X(t)下，PLA／T—ZnOw的F()值整体大于PLA，T—ZnOw的加入降低了PLA的结晶速率。偏光显微镜观察结果显示，随着T—ZnOw的加入，PLA球晶尺寸减小，数目增多，T—ZnOw促进了PLA的成核。关键词聚乳酸四针状

3、氧化锌晶须非等温冷结晶聚乳酸(PLA)是结晶性聚合物，但在实际加工1．4性能测试成型过程中，PLA的结晶速率非常慢，几乎不结(1)DSC测试晶¨。结晶成核剂是影响PLA结晶速率的主要因高纯氮气气氛，氮气流量为50mL／min，样品用素之一。四针状氧化锌晶须(T—ZnOw)因其独特的量为2～3mg，仪器经铟和锌标准物校正。首先将三维空间结构而使其与基体的抓着力更大，可用作样品从30~C开始，以20cC／rain的升温速率加热到复合材料的增强、增韧剂[2i。聚合物的实际加工成180~C，保温3min以消除之前的热历史，然后以

4、型过程常常是在非等温条件下进行的，如果能得到100~C／min的降温速率迅速冷却至一20％，再保温3其非等温结晶动力学参数，则对聚合物的加工具有rain。最后分别以0．75、1．25、2．5、5．0℃／min的升重要的指导意义。因此，与等温法相比，非等温温速率将样品加热到180~C，恒温5rain后结束。结晶更接近实际生产过程。(2)偏光显微镜测试笔者采用差示扫描量热(DSC)仪对PLA及熔将样品于180％熔融后压制成片，迅速置于冰水中降温至O~C以下，然后加热至结晶温度110~C结融共混法制备的PLA／T—ZnOw进行

5、测试，研究了晶8h，用偏光显微镜观察其球晶状况。PLA及不同T—ZnOw含量的PLA／T．ZnOw的非等温2结果与讨论冷结晶行为，并采用偏光显微镜观察了其微观结构。2．1非等温冷结晶DSC曲线1实验部分图1示出PIJA和PZC一3在不同升温速率下的1．1主要原材料非等温结晶曲线。从图1可以看出，PLA和PZC一3PLA：注塑级，2002D，美国NatureWorks公司；的结晶曲线均为单峰。随着升温速率的提高，材料T—ZnOw：AT一01，成都交大晶宇科技有限公司；的结晶峰向高温方向滑移且峰型变宽，说明升温速KH570：

6、化学纯，成都晨光化工院化工试剂。率越大，非等温结晶峰峰温(Tp)越高，同时结晶的1．2设备与仪器’完整程度差异越大，所以结晶峰变宽。DSC仪：822e型，德国Mettler公司；相对结晶度X(t)与温度的关系可用式(1)表偏光显微镜：XFF一7型，上海光学仪器厂。示：1．3试样制备f垡(2，，先用KH570对T—ZnOw进行表面预处理，然后)JrodT~*(1)将处理后的T．ZnOw按一定比例与PLA共混挤出、注塑，真空80℃干燥8h，制得PLA／T—ZnOw标准试样。T—ZnOw质量分数为3％、5％、7％的PLA／T—

7、ZnOw分另0标记为PZC一3、PZC一5、PZC一7。收稿日期：2010—09-14工程塑料应用2OlO年，第38卷，第l2期舳帅温㈣㈤●℃0加∞温度／℃(b)1—_0．75℃／rain；2-1．25℃／min；3-2．5℃／min；4-5．O℃／raina—PLA：b—PZC一3图1PI』A及PZC一3在不同升温速率下的非等温结晶曲线式中：、71——分别为结晶起始温度和终止温度。另外，对于非等温结晶，结晶时间与结晶温度之间的关系见式(2)：t=————■——一{Z)式中：卜结晶时间t时的温度；(b——升温速率。图2为

8、PLA及PLA／T—ZnOw的X(t)与结晶时间t的关系曲线。图3为PLA及PLA／T—ZnOw的(t)与温度的关系曲线。从图2、图3可以看出，所有曲线均呈S型，随着升温速率的增大，PLA及PLA／T—ZnOw的X(t)一t曲线向左平移，即材料达到最大结晶速率所需的时(d)间tmax减小，说明在此条件下，结晶的总速率