论文部分内容阅读
聚乳酸(PLA)是一种完全来源于可再生资源的生物基高分子材料,具有可降解、力学强度高等优点,应用前景广阔。但是,聚乳酸的脆性严重,其冲击强度和断裂伸长率低,这些缺陷极大地限制了聚乳酸的应用。将聚乳酸与橡胶弹性体熔融共混是改善其力学性能十分有效的方法,尤其是多元共混体系可简单高效地获得优异均衡性能的聚乳酸基材料。本论文以可生物质来源的氯醚橡胶(ECO)作为PLA的增韧剂,与一系列柔性生物聚酯协同配合,制备了综合性能优异的聚乳酸-弹性体-柔性生物聚酯三元共混体系,并对体系的结构与性能进行了详细研究。具体研究内容如下:1、采用聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)(P3,4HB)生物基聚酯与聚乳酸、氯醚橡胶(ECO)熔融共混制备了一系列不同比例的PLA/P3,4HB/ECO三元共混体系。DMA测试结果显示,P3,4HB组分可有效的改善了PLA/ECO的相容性。SEM结果发现,在各组分的相互作用和粘度比等因素的影响下,通过调节共混物组成可获得分散相相分离结构,核-壳复合结构和双连续结构等多种相形态结构。力学测试表明具有核-壳结构的PLA/P3,4HB/ECO(70/20/10)三元共混体系的拉伸性能得到显著改善,断裂伸长率可以达到270%。而PLA/P3,4HB/ECO(70/10/20)三元共混比例的冲击强度为45 k J/m2,是纯PLA的20倍以上,得到了超韧PLA三元共混材料。对该体系来说,P3,4HB较差的热稳定性和冲击韧性是限制体系性能进一步改善的主要问题。2、在前期工作基础上,我们选择韧性相对更为优良的生物基聚酯聚丁二酸丁二醇酯(PBS)和聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)分别代替P3,4HB与聚乳酸、氯醚橡胶(ECO)熔融共混制备了一系列不同比例的PLA/PBS/ECO和PLA/PBAT/ECO多元共混体系。研究发现,在PLA/PBS/ECO体系中,PLA与PBS相容性较差,但是PBS与ECO具有较好的相容性。拉伸性能测试结果显示PBS的存在,相对于P3,4HB体系来说,PLA/PBS/ECO(70/20/10)比例效果最好,断裂伸长率可以达到280%左右。但在冲击性能方面,仅略有明显的改善,PLA/PBS/ECO(70/10/20)是纯PLA的两倍。而冲击性能最优的体系为PLA/PBAT/ECO三元共混物,PLA/PBAT/ECO(70/10/20)三元共混体系的冲击强度可以达到47.6 k J/m2,约为纯PLA的24倍,增韧效果十分显著。3、通过选择P3,4HB、PBS和PBAT三种不同性能生物基柔性聚酯,与PLA/ECO构造多元共混体系。研究表明,组分之间相容性和柔性聚酯自身力学性能对多元共混体系的结构和性能产生决定性影响。良好的界面相容性和更优的韧性是获得均衡性能的共混材料的关键。三元体系相对于简单二元体系结构更为多样复杂,可赋予材料更均衡和多样的性能,是一种简单高效的改性方法。