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1、方玲,等:POE增韧聚乳酸复合材料的研究5POE增韧聚乳酸复合材料的研究方玲李君戚嵘嵘(上海交通大学化学工程学院,上海200240)摘要采用热塑性弹性体(乙烯/辛烯)共聚物(POE)作为聚乳酸(PLA)的增韧改性剂,利用双螺杆挤出机经熔融共混制备PLA/POE复合材料。详细研究了POE含量对PLA性能的影响。借助扫描电子显微镜分析了不同增容剂增容PLA/POE复合材料的微观形貌,并对其物理、力学性能进行了研究。结果表明,当加入反应性增容剂POE缩水甘油基异丁酸酯类接枝物(牌号NAX00),且PLA、POE、NAX00的质量比为85∶10∶5时,复合材料的性能达到最佳,其缺口冲
2、击强度是纯PLA的4.6倍左右。关键词聚乳酸(乙烯/辛烯)共聚物增韧共混聚乳酸(PLA)是以乳酸为主要原料聚合得到的1实验部分聚合物,其生产过程无污染,而且可以生物降解,因1.1主要原材料[1]此是理想的绿色高分子材料。近年来,PLA在生PLA:3051D,美国Natureworks公司;物医学领域的应用得到了长足的发展,主要用于医POE:8210,美国埃克森美孚化学公司;[2][3-4]用缝合线、骨固定修复材料、人造皮肤、整形马来酸酐接枝POE(POE2g2MAH):1801,美国外科、药物控制缓释材料等。PLA因其无毒、良好的埃克森美孚化学公司;生物相容性、可生物降解性且
3、最终降解产物为CO2POE缩水甘油基异丁酸酯类接枝共聚物:[5]和H2O、能参与人体的新陈代谢,以及其性能可NAX00、NAX50,熔体流动速率(MFR)分别为8g/10在很大范围内通过共聚、共混、分子修饰、复合、增塑min、50g/10min,自制。等方法得到调节,已经成为当前最受重视的材料之1.2仪器、设备一。真空烘箱:DZF-6050型,上海林频仪器设备有PLA的强度和刚性好,但柔软性和冲击性能差,限公司;常温下是一种硬而脆的材料。如果应用于韧性要求双螺杆挤出机:TSE-35型,南京瑞亚聚合物装高的场合,必须对PLA进行增韧改性。目前采用的备有限公司;改性方法主要有共聚
4、改性、共混改性及通过成型加电子拉伸机:Instron4465型,美国Instron公司;[6]工改性等3种方法。作为聚合物改性的重要途差示扫描量热(DSC)仪:DSC-7型,美国Per2径之一,共混改性不仅简单易行、成本低廉,而且共kinElmer公司;混体系能综合均衡各组分的性能,取长补短,消除各刻槽机、冲击实验仪:Universal型,英国Ray2单一组分性能上的弱点,获得综合性能较为理想的Run公司;[7]聚合物材料。(乙烯/辛烯)共聚物(POE)是一种平板流变仪:Gemini200Rheomiter型,英国Bo2用茂金属催化剂合成的新型聚合物,与一般聚合物lin公司;
5、相比,POE具有较优异的物理、力学性能(高弹性、扫描电子显微镜(SEM):S-2150型,日本Hi2高强度、高伸长率)、良好的低温性能、优异的耐热tachi公司。老化性能和抗紫外线性能。而与其它弹性体如乙丙1.3试样制备橡胶、(苯乙烯/丁二烯/苯乙烯)共聚物、(乙烯/丙将PLA、POE、增容剂放入60℃真空烘箱中干燥烯/二烯)共聚物相比,POE更具有分散性、耐候性24h,然后按照设计好的配比混合均匀,放入双螺杆好,透明性高,韧性、塑性好,密度小,价格低等优点,挤出机中在180℃、螺杆转速为150r/min的工艺条常作为聚丙烯(PP)的增韧剂,但有关POE共混增件下挤出,造粒;
6、之后将所得粒料在50℃下干燥8韧PLA的研究报道较少。笔者将PLA与POE共h,再在平板流变仪上按照计算好的物料质量加料至混,以期达到增韧PLA的目的,同时研究不同增容剂对PLA与POE共混体系性能及形态的影响。收稿日期:20092032156工程塑料应用2009年,第37卷,第6期模具中,经过排气、闭模、开模、冷压、脱模等过程,模2.2增容剂对复合材料性能的影响压成型制得标准试样。尽管PLA和POE的简单共混可以提高PLA的1.4性能测试缺口冲击强度,但是由于二者之间的相互作用差,使拉伸强度按GB/T1040-1992测试;最终产物的性能不够理想。为此,笔者选用一些极缺口冲
7、击强度按GB/T1843-1980测试;性增容剂来提高PLA和POE之间的界面相互作用,用液氮将试样冷冻脆断,再经过真空镀金之后以期制备出性能更好的PLA/POE复合材料。为了用SEM进行观察并拍照。寻找合适的增容剂,笔者分别选用POE2g2MAH、2结果与讨论NAX00、NAX50作为PLA/POE体系的增容剂。选2.1POE含量对复合材料性能的影响择POE2g2MAH,是因为POE2g2MAH中的极性MAH[8]图1示出POE含量对PLA/POE简单共混复合可以增加极性PLA、非极性POE之间的相容
