聚乳酸及其碳纳米管复合物的结晶和流变行为的研究.pdf

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1、中国科学技术大学硕士学位论又聚乳酸及其碳纳米管复合物的结晶和流变行为研究作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：钟勇高分子化学与物理王志刚教授二。一二年五月十日

2、lIIIIIIIIIIIIY2254770UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationformaster’SdegreeTheStudyofCrystallizationandRheologicalBehaviorofPLLAanditsCarbonNanotubeCompositesAuthor’S

3、name：Speciality：Supervisor：Finishedtime：YongZhongPolymerChemistryandPhysicsProf．ZhigangWangMay10tll，2012中国科学技术大学学位论文原创·I生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。除已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：签字日期：中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请

4、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。口公开口保密(——年)作者签名：签字日期：导师签名：签字日期：摘要摘要聚乳酸(PLA)作为一种环境友好型脂肪族聚酯类高分子材料，在最近几年里受到人们的高度关注。和传统高分子相比

5、，聚乳酸表现出许多优异的性能，如生物相容性，可生物降解性和来源于可再生资源等。因此，它被认为是在生物医学、农业和包装业等领域有着很大前途的材料，然而聚乳酸的一些弱点，比如热阻性差、结晶速度慢、低热稳定性和流动性较差等阻碍了其的实际应用。特别是聚乳酸结晶速率慢的缺陷使得在实际加工过程中如挤出、注塑等很难得到高结晶度的产品，这造成了聚乳酸产品力学性能的下降，严重的限制了聚乳酸的应用范围。因此，研究聚乳酸的结晶行为对控制其微观结构和指导其实际加工过程是至关重要的。针对聚乳酸结晶速率慢的问题，我们从两个方面对聚乳酸的结晶行为进

6、行了基础的研究，为指导聚乳酸的实际加工过程和拓展聚乳酸的应用范围提供了一些实验依据：(1)碳纳米管被认为是一种有效的成核剂，能加快聚合物的结晶动力学：、且只需要少量的碳纳米管纳就可以加速聚合物的结晶过程。如前所述，聚乳酸的结晶速度相对较慢，因此许多研究者致力于用碳纳米管来改善聚乳酸的结晶行为。在最近的研究中，我们发现两种不同长径比的碳纳米管的成核能力显示出明显的差异性。小长径比的酸化碳纳米管比大长径比的酸化碳纳米管能提高更多的成核位点，从而前者比后者能更快的加快聚乳酸的结晶速率。在本论文中我们通过在混酸中氧化不同时间得

7、到一系列不同长径比的碳纳米管来进一步研究碳纳米管长径比对聚乳酸等温结晶动力学的影响，并探讨了碳纳米管诱导聚乳酸结晶的机理。多壁碳纳米管作为异相成核剂，能有效地加快聚乳酸的成核速率从而加快整个结晶过程，并且酸化碳纳米管的成核能力可以通过减少长径比得到明显增强。(2)迄今为止，人们在研究不同结晶条件下的聚乳酸动力学和结晶形态做出了许多努力。然而，这些研究大多是讨论了聚乳酸在静态条件下的结晶行为，忽略了高聚物在实际加工过程中所受到的不同级别流场对结晶的影响。显然，要使聚乳酸作为一种通用的热塑性塑料得到广泛的应用，研究聚乳酸在

8、剪切场下的结晶行为下有着很现实的意义。因此，我们用旋转流变仪研究了剪切流动对非等温、等温结晶条件下聚乳酸的结晶动力学的影响。和静态条件下相比，剪切大大加快了聚乳酸的结晶过程，结晶动力学随剪切速率和剪切时间的增加而加快。然而，在一定的剪切速率下剪切时间的进一步增加不会导致结晶过程的加速。我们的实验结果能很好的用一个直接把剪切速率和因剪切而产生的结晶核数目关联起来的动力学模型来定量的描述。关键词：聚乳酸碳纳米管剪切结晶结晶动力学流变摘要¨AbstractAsartenvironment．friendlypolymermat

9、erial，hasreceivedmuchattentioninrecentyears．Comparedtotheconventionalpolymer,Polylactideshowsmanyexcellentproperties，suchasbiocompatibility,biodegradabilityandsustain