论文部分内容阅读
聚乳酸(PLA)是已实现大规模工业化生产的生物可降解塑料,正在薄膜、瓶子以及纤维等领域得到越来越广泛的应用。然而,PLA的结晶速率低,在实际成型加工得到的制品通常是非晶的,限制了其在具有耐热性要求领域的应用。在PLA中添加成核剂可有效提高其结晶速率,改善其耐温性能。苯基磷酸锌(PPZn)和多酰胺(TMC)是聚乳酸成核剂中最有效的品种。本课题拟对含PPZn及含TMC的PLA结晶动力学展开对比研究,主要是基于两个方面的考虑：第一,有关结晶动力学的研究会为实现成型加工和性能之间的关系提供依据；第二，PPZn无机金属盐,在降温过程中它自身不会发生变化,而多酰胺是有机化合物,可溶于聚乳酸,在降温的过程中会自组装,因此,预料会对PLA的结晶行为产生不同的影响。本论文的主要研究结果如下：(1)从熔融态结晶的动力学研究。利用熔融共混的方法制备了含PPZn以及含TMC的PLA试样,并用差示扫描量热法(DSC)研究了其非等温及等温结晶行为,结果表明：在给定的降温速率下,PLA/PPZn和PLA/TMC的结晶峰温均比纯PLA的要高很多,而且PLA/PPZn比PLA/TMC的更高；而在等温结晶条件下,PLA/TMC的结晶速率则PLA/PPZn勺高,这一趋势随结晶温度的升高变得更加明显。可能的原因在于：在非等温结晶条件下,溶解在PLA中的TMC没有足够的时间完成自组装析出,从而影响了其促进PLA结晶的效率；而在等温结晶时,TMC有足够的时间自组装析出,从而展现出优异的成核效率。另外,本论文还采用Avrami, Tobin和Ozawa模型对非等温结晶动力学进行了分析,并利用Kissinger模型计算了结晶的活化能,结果表明：上述三种模型均能够很好地描述试样的非等温熔融结晶过程；另外,用Kissinger模型估算得到的含有成核剂聚乳酸的活化能值比纯PLA的高,可能原因在于PPZn和TMC的存在阻止了PLA分子链从熔融态移向晶体的表面,从而导致活化能的增加。(2)从玻璃态冷结晶的动力学研究。用DSC研究了含PPZn以及含TMC的PLA试样的非等温及等温冷结晶行为,结果表明,PPZn和TMC的加入明显地促进了PLA的非等温及等温冷结晶,且PPZn的效果好于TMC。本论文还采用Avrami, Tobin和Ozawa模型对非等温冷结晶动力学进行了分析,并利用Kissinger模型计算了结晶的活化能,结果表明：Avrami以及Tobin能够很好地描述试样的非等温冷结晶过程,而Ozawa模型则不能；另外,用Kissinger模型估算得到的含有成核剂聚乳酸的冷结晶活化能值比纯PLA的高。