增强增韧聚乳酸研究

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1、增强增韧聚乳酸研究材料加工工程专业研究生：张兴振指导教师：吴智华教授本文主要针对聚乳酸(PIA)作为通用塑料应用存在的问题(热稳定性较差，脆性严重，价格昂贵)，采用填料、增塑剂和增韧剂共混改性的方法，以期获得具有实用价值的增强增韧聚乳酸材料，为加速推广应用完全生物降解聚乳酸材料奠定基础。通过熔融共混、压制片材、冲切试样，测定试样力学性能和流变性能，研究填料种类(有机填料和无机填料)、填料处理工艺、增塑剂和增韧剂种类、共混工艺路线对复合材料性能的影响；借助扫描电子显微镜(SEM)、热失重分析仪(TG)、示差扫描量热分析仪(DSC)研究填料种类、填料含量、增塑剂和增韧剂对复合材料体系界

2、面结构、热稳定性、结晶性的影响；通过紫外光照射或碱性溶液加速老化试验，分析填料、增韧剂对PLA复合材料降解性能的影响。本论文实验结论如下：(1)未处理硅酸盐类填料与PLA有一定物理交联作用，能改善PLA力学性能，具有补强增韧的作用。不同的硅酸盐类填料因粒子本身特性、分散均匀度和粒径大小各异，与PLA的物理交联作用不同，其补强增韧的效果也不同。(2)硅酸盐填料经偶联剂处理后，在基体中的分散均匀程度及与基体的相互作用增强，填充体系力学性能得到改善。硅烷偶联剂KH560和KH550的效果优于钛酸酯偶联剂NDZ．101，其中环氧基硅烷偶联剂KH560效果最好。(3)增塑剂PEG．2000、

3、柠檬酸三丁酯能大大提高PLA的拉伸断裂伸长率，但同时体系强度显著下降，并用无机填料也起不到协同增强增韧的作用。(4)聚酯类增韧剂与无机填料并用填充PLA有较好的协同增强增韧作用，其中聚酯A效果优于聚酯B。(5)有机填料(玉米淀粉和豌豆淀粉)填充PLA的效果不如无机填料体系。两种有机填料相比，含豌豆淀粉体系拉伸强度比含玉米淀粉体系高，但断裂伸长率则相反。(6)采用两次共混法制备了以滑石粉或硅藻土为核，聚酯A为壳的具有“核一壳”结构的PLA材料，与一次共混法制备的复合材料对比发现：一次共混法制备的PLA／聚酯～滑石粉材料拉伸性能优于两次共混法制备的复合材料：而PLA／聚酯J蛳圭藻土体系

4、则相反，两次共混法制各的PLA／聚酯～硅藻土材料拉伸性能优于一次共混法制备的体系。(7)填料滑石粉对填充PLA体系的假塑性流变特性影响较小。硅藻土、白炭黑、增塑剂和增韧剂均使PLA材料的粘度有所下降，其中增塑剂使材料粘度下降较大。(8)热失重实验显示：PLA为一阶失重，填料的加入对于PLA热稳定性的影响不大；增韧剂和增塑剂的加入使PLA热失重起始湿度提前。DSC分析显示：填料有诱导结晶作用，填料填充PLA材料的Tg、结晶度均有提高；增塑剂会降低PLA材料Tg、结晶度；增韧剂聚酯A对材料的T窖、结晶度几乎无影响。(9)降解实验发现，在紫外光照条件下，填料能不同程度的减缓PLA材料的降

5、解；填料与聚酯A并用体系的拉伸性能随着时间的增加有先提高后减少的现象。碱性水溶液水解实验发现，碱液加速了PLA材料的水解，并且随着碱性的提高，水解速率加快；在相同浓度下，填料直接填充PLA材料降解速率最快，其次是填料与聚酯A并用填充体系，降解速率最慢的是纯PLA。关键词：聚乳酸：滑石粉；硅藻土；聚酯类增韧剂；PEG．2000：柠檬酸三丁酯；玉米淀粉；豌豆淀粉；“核．壳”结构；增强增韧四川大学硕士毕业论文ReinforcingandTougheningModificationofPolylactideMajor：MaterialsProcessingEngineeringPostgr

6、aduate：ZhangxingzhenSupervisor：Prof．WuZhihuaPolylactidc(PLA)hassomedisadvantagessuchaspoorthermalstability，brittlenessandhi曲costwhichblocksitswideapplicationasgeneralplastics．Aimingatthesedisadvantagesofpolylaetide，inthispaper，Westudiedthemethodtoreinforceandtoughenpolylaetidebymealuofmeltingb

7、lendwiththefillers．plasticizersandflexibilizer,whichwillwidentheeommonuseofthePLAHMcanwhile．itwillacx．*leratethepopularizationofbiodegradablematerials．11”propertiesofPLAcompositeswereinfluencedbythekindsoffillers(inorganicfillersandofga