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1、合 成 树 脂 及 塑 料,2014,31(2):71结构与性能CHINASYNTHETICRESINANDPLASTICSPLA与PP,LDPE流变性能比较*李艳东,乔 辉,丁 筠,包宽亮(北京化工大学材料科学与工程学院,北京市100029)摘 要:采用毛细管流变仪考察了温度、剪切速率、预热时间对聚乳酸(PLA)、聚丙烯(PP)、低密度聚乙烯(LDPE)流变性能的影响。结果表明:PLA属切力变稀流体,在210℃时的非牛顿指数为0.68,而该温度下PP的-1非牛顿指数为0.56,LDPE为0.49;在剪切速率为100~2000s时,PLA的黏流
2、活化能为61.51~141.52kJ/mol,PP为14.6~31.92kJ/mol,LDPE为13.89~36.47kJ/mol;在低剪切速率时,增加预热时间不仅使PLA的黏度明显下降,而且使其非牛顿指数和黏流活化能增加,当预热时间从150s增加到300s时,PLA在210℃的非牛顿指数从0.44增加到-10.68,剪切速率为100~5000s的黏流活化能从32.99~91.67kJ/mol增加到50.40~141.52kJ/mol。关键词:聚乳酸聚丙烯低密度聚乙烯流变性能中图分类号:TQ325文献标识码:B文章编号:1002-1396(20
3、14)02-0071-05目前,废弃塑料的处理方式以填埋、焚烧、性能,通过对比发现了PLA与PP,LDPE流变性能回收再利用为主,但填埋、焚烧会造成二次污染,的异同之处。回收再利用也存在成本问题,且回收塑料的使用[1]性能大幅降低。因此,生物降解材料的开发与1实验部分应用越来越受到重视,其中以聚乳酸(PLA)的发1.1原料展最为迅速。PLA是一种由乳酸单体直接缩聚或PLA,3051D,美国NatureworksLLC公司生[2]丙交酯开环聚合制备的直链脂肪族聚酯,其废产。PP,M1600;LDPE,G811:均为韩国LGLLC弃物可生物降解为C
4、O2和H2O。PLA除可生物降解公司生产。外,还具有良好的生物相容性、强度高等特点,在1.2仪器医学领域应用广泛(如缝合线、骨结合部位固定7030000型毛细管流变仪,长径比为20∶1,意材料、组织缺损部位补强材料、药物缓释性载体大利Ceast公司生产;DHG-9036A型干燥箱,荣丰[3-6]等)。然而PLA材料也存在着一些性能缺陷(如科学仪器有限公司生产。脆性大、水敏性较高、抗冲击性能差等),使其1.3实验过程应用受到限制。为解决这些问题,近年来,人们PLA流变性能测试:实验前先将试样于80℃开始对PLA做相应的改性处理,其中以共混改干燥5
5、h。实验选取185,190,195,200℃,每一温[7-9]性最为常见。PLA的共混有两类:一类为与其度分别取剪切速率(γ)为100,800,1200,2000,[10]-1他生物降解材料共混,如PLA/热塑性淀粉、PLA/5000s。因停留时间有可能影响流变性能,故实[11][12]聚丁二酸丁二酯、PLA/聚乙二醇(PEG);另验中每一温度下分别取150,300s预热以考察停一类是与传统的石油基材料共混,如PLA/聚乙烯留时间对PLA流变性能的影响。[13][14](PE)、PLA/聚乙烯-辛烯共聚物(POE)等。前一类共混旨在不影响材料降
6、解性能的前提下改善收稿日期:2013-09-28。PLA的力学性能;后一类旨在改善PLA力学性能的修回日期:2013-12-27。同时降低成本,不过这会在一定程度上影响材料作者简介:李艳东,在读硕士研究生,主要从事聚合物共混改性及功能母的降解性能。研究材料的流变性能不仅有助于确粒(包括阻燃母粒、色母粒等)的研定材料的加工工艺,也有助于合理选择共混物。发。联系电话:18810305956;E-mail:[15]目前对PLA流变性能的研究相对较少。本工作lydchem@163.com。研究了PLA和传统的石油基材料LDPE,PP的流变*通讯联系人:
7、E-mail:echody@sohu.com。.72.合成树脂及塑料2014年第31卷PP流变性能测试:选取温度200,210,230,200℃。从图1看出:随γ增加,3种材料的表观黏250℃,每一温度所取γ同PLA,预热时间300s(实度(ηa)均明显下降,说明PLA熔体与PP,LDPE均属验前考察发现,预热时间的长短不影响PP的流变假塑性流体(图1b中未标出的点系出现熔体破裂性能)。的缘故);PLA的ηa随温度升高而下降,其中,低γ时LDPE流变性能测试:选取温度195,200,下降较明显,而高γ时ηa下降趋于缓和。这一点PP和210,23
8、0℃,每一温度所取γ同PLA,预热时间300sLDPE表现得并不明显,PP和LDPE的ηa在高γ时下降(考察发现停留时间也不影响流变性能)。亦比较明显
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