论文部分内容阅读
聚乳酸(PLA)是一种基于生物质资源、可持续发展的脂肪族聚酯材料,具有良好的生物相容性和可降解性;其力学强度、透光性等性能与石油基塑料聚苯乙烯(PS)的性能近似,是目前综合性能最好、产业化规模最大的生物基降解高分子材料。但是,聚乳酸固有柔韧性差、撕裂强度低等缺点限制其在薄膜等领域应用。针对PLA的缺点,采用兼具柔韧性和生物可降解性的聚己内酯(PCL)增韧改性PLA,是提高PLA柔韧性的有效手段。然而PCL与PLA间弱的相容性限制共混材料性能进一步提升。因此合成组成和分子量可控的两嵌段共聚物PCL-b-PLA,将其用于PLA/PCL的增容,研究PCL-b-PLA分子结构(组成和分子量)的变化对共混物性能的影响;同时,研究共混物在老化过程中性能变化的规律,以期获得柔韧性好、全降解、耐老化的聚乳酸材料。 1、将左旋聚乳酸(PLLA)与PCL按比例进行熔融共混,研究共混物的结构与性能的关系。PLLA与PCL显示不相容;随着PCL添加量的增加,共混物的断裂伸长率呈现增加到减小、再增加的趋势,这种分段趋势与PCL在PLLA基质的分散形貌由微球到连续相转变的变化趋势一致;同时,共混材料力学强度降低。PCL的加入促进共混物中PLLA的结晶,PLLA则限制PCL的结晶。老化过程中,共混物的分子量和熔融状态没有发生显著变化;PLLA的结晶未发现明显变化;由于PLLA/PCL相容性差和两界面间作用力弱,共混物的力学强度和断裂伸长率没有受到老化时间变化的影响。 2、以单端羟基聚己内酯(PCL-OH)为大单体引发剂,与左旋丙交酯(L-LA)开环共聚合,制备分子结构变化的两嵌段共聚物PCL-b-PLLA;研究PCL-b-PLLA组成和分子量的变化对PLLA/PCL(80/20)共混体系增容效果及共混物的老化性能的影响。首先研究PCL-b-PLLA的组成变化对共混体系PLLA/PCL的影响;PCL-b-PLLA中PLLA段含量增加,促进共混体系中PLLA与PCL的相容,其拉伸强度随之提高。PCL-b-PLLA中CL/L-LA组成为50/50时,其对PLLA/PCL增韧最佳;添加量大于5份,共混物的断裂伸长率均大于180%。进一步提高嵌段共聚物(CL/L-LA组成为50/50)的分子量,发现分子量的增加提高共混物的相容性与力学强度;共聚物PCL-b-PLLA分子量Mn大于39 kg/moL,具有更好的增容效果和较好柔韧性。随着PLLA/PCL相容性的提高,PCL的结晶度降低。老化过程中,共混物的分子量没有明显的变化;PLLA的熔点和结晶度基本保持不变;PCL熔点和结晶度的升高导致相分离,减弱PCL/PLLA两相界面间作用力,结果是共混物的断裂伸长率随老化时间延长而快速降低,其力学强度基本保持不变。 3、以单羟基聚己内酯(PCL-OH)为大单体引发剂,与右旋丙交酯(D-LA)开环共聚合,制备了两嵌段共聚物PCL-b-PDLA;研究PCL-b-PDLA组成和分子量的变化对PLLA/PCL(80/20)共混体系性能的影响。首先研究了PCL-b-PDLA组成变化对共混物PLLA/PCL的影响;随着PDLA段含量的增加,共混体系的相容性提高;共混物的粘度和弹性随之提高;PCL-b-PDLA的加入,促进共混物中PLLA的结晶;其中CL/D-LA组成为50/50的PCL-b-PDLA,其增容共混物具有最好的柔韧性。进一步提高PCL-b-PDLA(CL/D-LA组成为50/50)的分子量,发现高分子量的共聚物表现出更好的增容效果,增容后共混物具有高断裂伸长率和力学强度。PCL-b-PDLA添加量的增加促进PLLA与PCL的相容;而PCL-b-PDLA与基质PLLA间立构复合物的形成提高体系粘度,两方面作用下共混物的断裂伸长率呈现先增加后降低的趋势;与PCL-b-PLLA相比,PCL-b-PDLA增容共混物的断裂伸长率和增容效果均降低。PLLA/PCL共混体系若取得好的增容效果,相容剂需对PCL和PLLA增容效果良好,同时共混体系中分子链段要有足够的运动能力。老化过程中,共混物的粘弹性和PLLA的熔点和结晶度未有明显变化; PCL发生结晶减弱了PLLA/PCL两相界面间作用力,共混物的断裂伸长率快速降低,而力学强度基本保持不变。