长链支化聚乳酸和增韧改性聚乳酸共混物的制备、结构表征及性能研究

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1、中国科学技术大学博士学位论文长链支化聚乳酸和增韧改性聚乳酸共混物的制备、结构表征及性能研究作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：方华高材料加工工程王志刚教授二O一四年五月十五日UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationfordoctor’SdegreePreparation，Structurz：structuraI，ICharaCteriZatiOnandPropertiesofLongChainBranchedPolylactidesa

2、ndToughenedPolylactideBlendsAuthor’Sname：Speciality：一-Supervisor：1⋯''．●flnlSlledtime：HuagaoFangMaterialProcessingEngineering一Prof．ZhigangWangMay15th，2014中国科学技术大学学位论文原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研究工作所取得的成果。除己特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同

3、志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：锋签字日期：翌生!￡兰7中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。＼丕

4、开口保密(——年)作者繇谜盈导师虢签字日期：2盟芏：曼22签字日期：≯华西夥摘要聚乳酸(PLA)是一类热塑性脂肪族聚酯材料，具有生物降解性，生物相容性，较均衡的力学性能和可加工性等优点，被认为是最有潜力替代石油基聚合物的生物质材料。然而，聚乳酸也有些与生俱来的缺点，包括熔体强度低、结晶速度慢、韧性差等，严重限制了其应用范围。本论文工作中，针对聚乳酸的缺点，对其进行长链支化和共混增韧改性研究，提升了相关性能，为拓展其应用领域提供解决方案。同时，详细深入研究拓扑链结构改。I牛-，外加流动场，增韧改性剂与聚

5、乳酸材料的各项性能之间关系，认识和理解其中的科学本质。主要内容包括以下四个部分：1。通过线性聚乳酸和三官能度单体三羟甲氧基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)共混，然后进行伽马射线辐射，引发自由基反应，在体系中引入长链支化结构，制备高熔体强度聚乳酸材料。黏度、储能模量、损耗角和Cole．Cole图等流变学特性显示长链支化聚乳酸(LCBPLA)的熔体强度获得了提高。同时，研究了长链支化结构的引入对拉伸流变性质的影响，长链支化聚乳酸样品展现出应变硬化的特性。发泡实验的研究表明，熔体强度的提升有利于提高聚乳酸的发泡

6、能力。2．采用配备多角度光散射检测器的体积排除色谱(SEC．MALLS)和流变学参数分析法研究LCBPLA的拓扑链结构。SEC．MALLS测试表明，伽马射线辐射法制备的长链支化聚乳酸不仅有较高的重均分子量而且是由短的线性链组分和长支化链组分组成的二元链结构。通过热流变行为和活化能研究，长链支化聚乳酸的二元链结构特征被进一步确认。零剪切黏度与重均分子量的依赖关系(r／o．Mw图)表明长链支化聚乳酸是树枝状的拓扑结构。伽马射线辐射的剂量率显著低于电子束辐射的特点可以解释两种辐射条件导致不同链结构的原因。3

7、．采用旋转流变仪和偏光显微镜研究长链支化结构在聚乳酸剪切诱导等温结晶过程中对成核密度提高和结晶形态演变的影响。剪切诱导等温结晶动力学结果表明，与静态条件相比，剪切作用显著地促进结晶过程且随着剪切时间的增加，结晶动力学加速明显。同一条件下，LCBPLA比线性PLA结晶速率更快。线性PLA和LCBPLA都存在着剪切时间对结晶动力学提高的饱和效应。原位偏光显微镜观察表明，相比于线性PLA，LCBPLA不仅具有在恒定剪切时间下更高的成核密度和较低的球晶生长速率，而且在足够长的剪切时间下形成了“shish-ke

8、bab”结构。LCBPLA在剪切作用下表现出的促进成核密度增加以及从球晶到“shish．kebab”结构的形态转变可归因于其拓宽且复杂的链段松弛行为。4．应用反应共混方法制备了具有生物相容和可降解性的高韧性聚乳酸和交摘要联聚乙二醇二丙烯酸酯共混物。扭矩分析和FT-IR谱图证实聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)的原位交联反应是由丙烯酸酯基团按照自由基聚合机理进行的。差示扫描量热仪(DSC)和相差显微镜(PCOM)结果表明PEGDA原位聚合反应导致共混物呈现相