聚乳酸基多相体系发泡及泡孔结构研究

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本学位论文采用双螺杆挤出机制备三种木纤维(WF)含量(10、20和30wt%)的聚乳酸(PLA)/WF复合材料和三种质量比(80/20、50/50和20/80)的PLA/热塑性聚氨酯弹性体(TPU)共混物,通过扫描电子显微镜和动态流变仪,分别研究它们的微观结构/相形态和动态流变性能。在此基础上,研究发泡条件和配比对高压釜发泡PLA/WF复合材料和PLA/TPU共混物样品泡孔结构的影响,研究注射量和配比对PLA/TPU共混物微孔注塑样品泡孔结构的影响。WF的加入可提高PLA/WF复合材料低频区的弹性模量(G’)和复数黏度(η*),明显改善其高压釜发泡样品泡孔结构和泡孔尺寸的均匀性;泡孔长大使泡孔壁受到拉伸作用时,泡孔壁中的WF可作为应力集中点,其较容易开裂而形成连通的开孔结构。较高的发泡温度和饱和压力有利于制备呈现开孔结构的PLA/WF复合材料发泡样品。与PLA相比,TPU高压釜发泡的发泡温度区间较宽,发泡样品的泡孔尺寸较小,泡孔密度较大,且更倾向于形成闭孔结构。80/20和20/80PLA/TPU共混物呈现“海-岛”相形态,且两相的G’和η*存在明显差异,这两方面共同导致两种共混物发泡样品中形成了较多的开孔结构。垂直熔体流动方向上存在温度梯度和剪切速率分布,这导致微孔注塑PLA、TPU和PLA/TPU共混物样品壁厚方向形成三层泡孔结构。随注射量的降低,共混物微孔注塑样品的表层厚度逐渐减小,芯层出现大泡孔。20/80PLA/TPU共混物的G’和η*较高,芯部分散相液滴密度较大,这两方面共同导致其微孔注塑样品芯层形成直径较小和密度较大的泡孔。有趣的是,80/20PLA/TPU微孔注塑样品中呈现双峰泡孔结构。
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