聚乳酸冷结晶行为的研究

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1、聚乳酸冷结晶行为的研究StudyonColdCrystallizationBehaviorofPoly(lacticacid)一级学科：材料科学与工程学科专业：材料学作者姓名：周承波指导教师：蒋世春教授天津大学材料科学与工程学院二零一七年五月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明

2、并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要本论文采用同步辐射广角和小角X射线散射（SR-WAXS和SR-SAXS）、差示扫描热量（DSC）以及傅里叶变换红外光谱（FT

3、IR）等手段对非晶聚乳酸（PLA）冷结晶行为进行了研究，从PLA静态冷结晶、拉伸诱导PLA冷结晶以及左旋/右旋聚乳酸（PLLA/PDLA，1:1）共混物冷结晶三个方面进行了探讨。结晶条件和制样方法会显著影响PLA冷结晶的结晶结构和热性能。实验结果表明，非晶PLA在不同温度下冷结晶时，形成的结晶晶型不同（αˊ和/或α晶），导致片晶厚度和熔融温度随结晶温度升高呈现非单调变化。PLA在不同温度等温冷结晶过程中，结晶结构有序性不随结晶时间的增加而改变。在较高淬火温度下制得的非晶态PLA中局部有序结构的含量和有序性较高，在低于120°C冷结

4、晶时可促使形成更有序的αˊ晶和厚度较小的片晶。非晶PLA在不同温度范围内拉伸时，拉伸诱导形成的有序结构不同。在50-60°C（低于Tg）拉伸时，应变诱导形成有序性差的介晶结构（mesocrystal），非晶分子链临界取向度是介晶结构形成的必要条件。当拉伸温度为70-90°C（高于Tg）时，70°C拉伸时介晶和结晶相继出现，80°C和90°C拉伸时只有结晶形成，并且形成类“shish-kebab”形貌。拉伸后形成的结晶均为αˊ晶，有序性比相同温度下冷结晶的略高。当拉伸温度为100-150°C时，应变诱导形成更有序的αˊ和α晶，并且在

5、100°C时促使部分αˊ晶向α晶转变，导致片晶厚度减小。冷结晶温度Tcc对PLLA/PDLA共混物的结晶组成、结晶结构和热性能均产生显著影响。在冷结晶温度Tcc低于100°C时，只有均聚物结晶（hc）形成，Tcc为100-180°C时hc和立构复合物结晶（sc）同时存在，Tcc高于180°C时只有sc形成。当Tocc低于180C时，PLLA/PDLA中sc对hc的晶型和结构有序性没有影响。片晶厚度由于受sc的影响比相同Tcc时PLLA的略小，但是随Tcc的变化趋势与PLLA的相同。当Tocc高于180C时，片晶厚度迅速增大。当Tc

6、c低于180oC时，hc的熔融温度逐渐升高，sc的熔融温度保持不变。当Tcc高于180oC时，随着Tcc的升高首先出现了sc的双熔融峰，然后双熔融峰又逐渐转变为峰位更高的单熔融峰。关键词：非晶PLA和PLLA/PDLA共混物，冷结晶，拉伸变形，结构形成与转变IIIABSTRACTThecoldcrystallizationbehaviorsofamorphouspoly(lacticacid)(PLA)havebeeninvestigatedbysynchrotronwide-angleandsmall-angleX-raysca

7、ttering(SR-WAXSandSR-SAXS),differentialscanningcalorimetry(DSC)andFouriertransforminfraredspectroscopy(FTIR),focusingonthequiescentcold-crystallizationofamorphousPLAandpoly(L-lacticacid)/poly(D-lacticacid)(PLLA/PDLA,1/1)blendsandstrain-inducedcold-crystallizationofamo

8、rphousPLA.Thecrystallinestructureandthermalpropertiesofcold-crystallizedPLAsamplesareinfluencedbycrystallizationconditionsan