聚乳酸发泡材料的制备与性能研究

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聚乳酸(PLA)是一种应用前景广阔的可降解绿色高分子,但由于PLA是直链的半结晶聚合物,分子链间缠节少,导致熔体强度低,发泡成型困难。  本文首先通过环氧扩链剂(ADR)与聚乳酸端羧基的扩链反应,采用熔融共混的方法制备了高熔体强度的PLA,经模压化学发泡后制备了PLA发泡材料。研究发现,随着ADR含量增加,PLA熔体粘度不断增加,发泡制品密度先下降后上升。实验还对发泡剂进行改性,优化了配方工艺参数,当ADR添加量为0.4%,发泡剂含量为3%时,材料的密度为0.407g/cm3,综合性能最佳。  针对聚乳酸低熔体强度的的缺点选用了物理可膨胀微球做发泡剂,采用熔融共混制备了不同质量配比的聚乳酸/可膨胀微球(PLA/Expancel)共混物,在平板硫化机中发泡后制得发泡样品。通过扫描电子显微镜(SEM)、导热系数仪以及弯曲和冲击测试等,表征了Expancel微球受热前后的形态特征变化,分析了各项工艺参数和Expancel用量对PLA/Expancel发泡体密度、力学性能、泡孔形态、热阻隔性以及吸水率的影响。研究发现,Expancel微球膨胀后的体积是膨胀前的40倍左右,低剪切速率更有利于微球与PLA的共混;发泡体密度随Expancel用量增加而减小,力学性能也随之下降,具有完全闭孔结构,热阻隔性大大提高,吸水率约为1%。  在微球发泡聚乳酸的基础上,制备了聚乳酸/淀粉复合发泡材料。研究发现,淀粉含量从0增加到25%,与未加淀粉的发泡体相比较,材料力学性能、密度变化不大,吸水率由1.69%提高到4.78%。
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