PLA和PBST系列共混物的制备及性能研究

来源 :长春工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenshu541775136
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
聚乳酸(PLA)和聚丁二酸丁二醇-共-对苯二甲酸丁二醇酯(PBST)由于具有良好的生物降解性和生物相容性而受到人们的广泛关注,成为近年来生物可降解材料研究的重点。作为脂肪族聚酯的PLA,具有良好的强度、透明性和加工性能;作为脂肪族-芳香族共聚酯的PBST,具有较好的延展性和断裂伸长率、较高的韧性;两种材料均可以广泛应用于包装领域、农用领域和生物医用高分子材料领域。然而,PLA的脆性大、抗冲击和拉伸形变能力差,PBST具有模量和强度较低、耐热性差等缺陷,在一定程度上限制了它们的应用范围。本文针对PLA脆性严重、PBST强度低及耐热性不好的问题,通过在熔融共混过程中反应增容改性的方法,采用乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物(EMG)对PLA进行增韧改性,采用PLA、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)对PBST进行增强、耐热改性,最终制备了新型的PLA/EMG共混物及薄膜、PBST/PLA/BIPB共混物及薄膜、PBST/PBS/ADR共混物、PBST/sc-PLA共混物,并探究了共混物及薄膜的各自结构与性能的关系以及共混体系的增容机理,扩大PLA和PBST的应用范围。论文的主要内容与结论如下:(1)选用含有环氧官能团的EMG作为增韧剂,通过双螺杆挤出机制备PLA/EMG共混物并吹塑薄膜,对其共混物和薄膜的性能进行一系列的研究。增韧剂EMG中的环氧官能团,在高温、高剪切条件下,可以与PLA的端羟基和端羧基发生化学反应,通过傅里叶变换红外光谱证明了PLA和EMG之间发生了化学反应。从PLA/EMG共混物脆断面的扫描电镜形态观察得知,EMG在PLA基质中以亚微米和微米级分散,显示出PLA和EMG在共混时有良好的界面相容性。流变测试结果表明,在低频下,随着EMG含量的增加,PLA/EMG共混物的储能模量和复数粘度增加了。相比纯PLA薄膜,加入EMG后,PLA/EMG共混物薄膜的力学性能得到显著提高,当EMG含量为15 wt%时,PLA/EMG薄膜的纵向(MD)、横向(TD)断裂伸长率分别为384.2%和351.4%,分别为纯PLA薄膜的54倍和45倍。水蒸气和氧气渗透性结果表明EMG的加入提高了PLA薄膜的阻隔性能。此外,EMG的加入提高了PLA/EMG共混物的降解速率。(2)选择1,4-双叔丁基过氧化异丙基苯(BIPB)作为反应性增容剂,提高PBST和PLA之间的相容性,制备新型环保的PBST/PLA基共混物及薄膜。流变学分析和凝胶渗透色谱测试结果表明BIPB在熔融挤出过程中与PBST/PLA发生了化学反应。随着BIPB含量的增加,PBST/PLA共混物从典型“海-岛”相结构逐渐转变为均相结构,表明加入BIPB后,PBST和PLA的相容性得到了明显改善。此外,与PBST/PLA薄膜相比,PBST/PLA/BIPB薄膜的杨氏模量、拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度和落镖冲击强度都显著提高,随着BIPB含量从0增加到0.20 wt%,PBST/PLA/BIPB薄膜的拉伸强度从29.0 MPa(MD)/24.1MPa(TD)增加到46.1 MPa(MD)/43.8 MPa(TD),断裂伸长率从360%(MD)/650%(TD)增加到530%(MD)/1000%(TD)。此外,PBST/PLA/BIPB薄膜能够控制包装内的微环境湿度,抑制蘑菇霉变和腐烂达7天之久。此外,用CCK-8法定量测试了PBST/PLA/BIPB薄膜的细胞毒性,结果表明PBST/PLA/BIPB薄膜具有优异的生物相容性,可以进一步用于食品包装和生物医学材料。(3)将PBST与PBS共混改性以提高PBST的耐热性,扩链剂ADR-4370F作为反应性增容剂以提高PBST和PBS之间的相容性,TMC-300作为成核剂以改善PBST/PBS共混物的结晶行为,从而制备出一种新型环保的PBST/PBS基共混物。PBST/PBS共混物的脆断面形态表明,加入ADR后,PBST和PBS之间的相容性得到明显改善。与PBST/PBS共混物相比,PBST/PBS/ADR共混物的杨氏模量、拉伸强度、断裂伸长率和断裂能量都有很大提高。此外,差示扫描量热仪(DSC)结果显示,随着TMC含量的增加,PBST/PBS/ADR/TMC共混物中PBST和PBS的结晶温度(Tc)得到了提高。广角X射线衍射(WAXD)结果显示,PBST/PBS/ADR和PBST/PBS/ADR/TMC共混物的结晶度随着PBS和TMC的加入而增加,从而导致维卡软化温度的提高。与纯PBST相比,PBST/PBS基共混物的耐热性得到了改善。(4)将等摩尔左旋聚乳酸(PLLA)和右旋聚乳酸(PDLA)与PBST共混制备新型生物可降解PBST基共混物,在共混过程中形成了立构复合结晶的聚乳酸(sc-PLA)。WAXD和DSC结果表明在PBST基质中只形成了sc-PLA。相形态显示sc-PLA均匀地分散在PBST基质中。sc-PLA的加入显著增强了PBST的流变性能,特别是在形成渝渗网络结构后。sc-PLA粒子可以增强PBST基体,特别是在温度高于PBST的玻璃化转变温度时。随着sc-PLA含量的增加,共混物的屈服强度和模量增加,断裂伸长率和抗拉强度降低。与纯PBST相比,PBST/sc-PLA共混物的耐热性得到了提高。此外,sc-PLA的加入增强了PBST/sc-PLA共混物的亲水性,促进了PBST/sc-PLA共混物的水解降解。这些结果对PBST更广泛的实际应用具有重要意义。
其他文献
唐代是诗的国度,中唐是继盛唐诗歌后又一座高峰。“诗称国手徒为尔”,有着“诗豪”“国手”之称的刘禹锡,是中唐诗歌承前启后的关键性人物,异于韩孟的奇险,别于元白的浅俗,刘诗以其独特的审美艺术性在唐诗史上独树一帜、独标一格。诗歌是审美的艺术,审美研究历来是古典文学关注的重点,刘禹锡诗歌的研究者不在少数,但其研究的广度和深度还有许多挖掘空间,因此全面深入地对刘禹锡诗歌进行审美研究显得尤为重要。本文以审美研
学位
聚类是无监督学习中用于数据挖掘的一种重要的分析方法。通过探索数据间的相似性或数据分布的特性,聚类算法可以实现最小化同类之间的差距,聚集彼此相似的类;最大化不同类之间的差距,切割彼此远离的类。因此,如何通过挖掘数据总体和局部的信息,更精细地筛选和识别边界,以区分数据的主体与边界,主动判断多种数据分布类型的真实簇是一个具有挑战性的研究方向。其中涉及类边界点的识别,聚类数目的确定,数据分布结构的判断和时
学位
全球气候环境的不断恶化使人们对温室气体的排放越来越重视。铁素体耐热不锈钢作为在汽车排气系统、火力发电和固态氧化物燃料电池等领域应用的关键材料,其性能的优劣对提高部件工作温度、提升能源转化效率、减少温室气体排放具有重要的影响。同时,受全球Ni资源的短缺和价格波动的影响,利用铁素体耐热不锈钢来替代部分奥氏体不锈钢的需求也变得尤为迫切。因此,开发高性能的铁素体不锈钢具有十分重要的意义。本文系统研究了铁素
学位
发展学生的批判性思维是发展学生人格、发展公民教育、提升语文素养的现实需求。文言文阅读教学离不开“文言”“文学”“文化”多个层面,其横跨古今的文化底蕴和思想内涵在培养学生的批判性思维方面发挥着重要作用。在《鸿门宴》教学中,可以借助“文言”辨析疑义,紧扣“文学”以言悟文,追求“文化”以文化人,从而锻炼和培养学生的批判性思维能力。
期刊
针对目前桥梁养护管理中在役桥梁的检测病害种类及评定指标不统一、数据采集方式多样化、桥梁技术状况评定采取人工计算方式、现场采集数据与养护设计、维修处置无法集成等问题,开展基于5G云计算桥梁智能养护管理决策系统,不但提高了桥梁现场检测效率,统一了桥梁病害种类及采集方式,同时检测数据的真实性与准确性也得到了保障,而且使得后期的桥梁养护设计、维修处置能与前期的检测数据归一,较好的避免了桥梁养护决策的盲目性
会议
随着社会人口老龄化加剧,由于脑卒中导致运动功能障碍患者数量增加。为帮助上肢运动功能障碍患者进行康复训练,国内外研究者设计了多种上肢康复辅助装置,其中上肢康复机器人成为康复医疗领域研究热点。上肢康复机器人不仅能够帮助受试者进行有效康复运动,同时还可以缓解医疗资源紧缺问题,促进医疗资源合理分配。上肢康复机器人是人机一体化康复设备,理想状态下上肢康复机器人不仅具有符合人体工学结构,并且具备识别人体上肢运
学位
为更好地满足我国社会经济快速发展对桥梁通行能力的需求,对中外特大桥梁养护管理体系进行系统性研究,并针对发达国家特大桥梁养护管理的组织体系、技术体系、保障体系以及评价体系等进行调研。在总结国际桥梁养护管理体系特点的基础上,分析了我国特大桥梁养护管理特点及运营过程中存在的问题和缺陷,并从权责划分、技术创新、规划决策、闭环评价等方面对我国现有的特大桥梁养护管理体系提出建议。
期刊
细菌感染严重威胁着人类的健康,尽管已经开发了多种抗生素用于治疗细菌引起的疾病,但是抗生素的滥用和误用,导致细菌的耐药性越来越严重。为了解决这个问题,探索无抗生素治疗策略以灭活病原体仍然是一个巨大的挑战。碳点(CDs)由于具有尺寸小、发光稳定、水溶性好、可功能化和生物安全性好等优异性能,在生物医学领域得到应用广泛。在本论文中,我们以碳点为功能基元,通过与其它物质的复合,制备水凝胶、超分子组装体和薄膜
学位
氩氧精炼(Argon Oxygen Decarburization简称AOD)方法是目前不锈钢和各种高品质合金的主要精炼方法,是高品质合金钢产品的主要生产方法之一。近年来随着冶炼炉在线监测技术的发展,已经具备了精炼过程的实时监控和调整工艺的条件。但由于精炼过程涉及大量物理化学反应,机理复杂,且目前主流的控制方法仍是依赖于经验,严重阻碍了AOD炉精炼过程的工艺研究和性能提升。本文针对AOD炉精炼过程
学位
随着工业的发展和人类社会活动的不断进步,大气中CO2含量不断地增加引起的环境问题受到了越来越多人的关注。CO2捕获和分离技术已被用于降低大气中CO2的浓度。多孔炭材料由于具有可控的纳米结构、可设计的化学性质、发达的孔隙结构、高的热稳定性和化学稳定性、低成本、易于再生和可重复利用等独特优势在CO2减排方面具有潜在应用价值。近年来,尽管多孔炭材料的发展越发迅速,但是用于CO2捕获和分离的多孔炭材料的设
学位