PLA与PP_LDPE流变性能比较_李艳东

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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