聚乳酸用抗冲击改性剂的制备及其共混物性能的研究

来源 :河北工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Einsun19791217
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聚乳酸(PLA)有着可与石油基塑料相媲美的高强度、高刚度和易加工等优良性能,这使得其成为石油基塑料的最佳替代品之一,已广泛地应用在包装材料、无纺布、餐具、电子产品以及医疗行业等领域。但是,聚乳酸自身的缺陷,如韧性差、结晶速度慢等问题限制了其应用范围。在保持聚乳酸自身优势的前提下探究一种改善聚乳酸韧性以及结晶性的方法一直是研究者致力解决的问题。本论文通过自制环氧基聚丙烯酸酯抗冲击改性剂对聚乳酸进行改性,并将纤维素纳米晶作为增强填料分散于聚丙烯酸酯抗冲击改性剂中,进一步与PLA共混得到了一系列PLA共混物。首先在种子乳液聚合过程中以核壳质量比、种子阶段乳化剂含量、核增长阶段交联剂含量为三因素设计正交试验,制备聚丙烯酸酯抗冲击改性剂(PBMG),采用双螺杆挤出机通过熔融共混制备PLA/PBMG共混物,通过对拉伸性能和冲击性能的表征和分析确定了对PLA力学性能影响较大的因素,并进行单因素实验。分别采用固含量法、动态光散射仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对聚丙烯酸酯抗冲击改性剂的粒径、粒径分布及形貌进行表征。通过拉伸和冲击测试、DMA测试、DSC测试对共混物的力学性能、动态机械性能及结晶性能进行表征。将最优条件下制备的PBMG乳液与纤维素纳米晶(CNC)分散共混复合改性PLA,探究CNC含量对PLA以及共混物力学性能、动态机械性能及结晶性能的影响,并采用Jeziorny修正的Avrami方程、Ozawa方程及莫氏方程对PLA及其共混物的非等温结晶动力学进行研究。结果表明,在乳液聚合的核壳质量比为70:30、种子阶段乳化剂的含量为0.3 wt%、核增长阶段交联剂的含量为1 wt%时,10 wt%PBMG含量的PLA/PBMG共混物的力学性能最优,其断裂伸长率提高了75%,冲击强度提高了4倍,结晶度由纯PLA的3.92%提高到11.73%,拉伸强度有所降低。对于PLA/PBMG/CNC共混物,CNC含量仅为1wt%时,共混物的冲击强度较未改性PLA的提高了3倍,拉伸断裂伸长率增加了60%,拉伸强度提高了5%,且共混物的结晶度提高了3.6倍。这主要归因于PBMG以及PBMG/CNC与PLA具有一定相容性,在受到外界作用力时,分散于基体中的填料作为应力集中点承受应力提高了PLA的韧性,而且,在结晶过程中填料作为异相成核剂提高了PLA的结晶速率。Jeziorny修订的Avrami方程、Ozawa方程及莫氏方程可以很好的描述PLA及其共混物的非等温结晶动力学。
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