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二氧化碳与环氧丙烷的共聚物聚碳酸1,2-丙二酯(PPC)具有生物可降解性能,是一种典型的环境友好材料。由于PPC的玻璃化转变温度(Tg)通常在30~40℃之间,且为无定型结构,与聚乙烯或聚苯乙烯等普通塑料相比,PPC的高温尺寸稳定性较差,低温韧性欠佳,因此提高PPC的力学性能和耐温性能,是实现PPC规模应用的关键。
本文采用毛细管流变仪和扭矩流变仪研究了温度、剪切速率对PPC的熔体粘度的影响,阐明了PPC的流变性能;在此基础上采用熔融共混方法制备了几类PPC共混材料,重点研究了改性蒙脱土对PPC性能的影响,并探讨了引入结晶型生物可降解高分子如聚琥珀酸丁二酯(PBS)对PPC热力学性能的影响。本论文取得的主要结论如下:
1.研究表明纯的PPC熔体为假塑性流体, PPC粘流活化能随剪切速率的增加而减小,随分子量的提高而变大。提高PPC加工温度或增大剪切速度均会使PPC发生降解导致其分子量下降,但提高加工温度主要发生解拉链降解,而提高转速主要发生无规断链降解。采用马来酸酐封端,可以阻止PPC解拉链反应的发生,但对PPC的无规断链降解没有作用。合适的加工条件为:加工温度≤140℃,加工转速≤60r/min。
2.采用熔融插层法制备了插层.絮凝型有机改性蒙脱土与PPC的复合材料(PPC/OMMT),当复合材料中OMMT含量为5wt%时,复合材料的杨氏模量较纯PPC树脂提高了61.8%,同时玻璃化温度(Tg)提高了2.4℃,热分解温度提高了32.3℃,因此OMMT对大幅度提高PPC的杨氏模量具有很大的潜力。
3.尽管PPC与PBS是不相容的,但是PBS的加入提高了PPC/PBS共混物的起始热分解温度(Td-5%),当共混物中PBS含量从10%增加到90%时,共混物的Td-5%可分别增加15℃到59℃。增塑剂邻苯二甲酸二烯丙酯(DAOP)对PPC/PBS共混物有增塑作用,当PPC/PBS/DAOP的比例从30/70/0变化到30/70/30时,共混物玻璃化转变温度(Tg)下降了36.9℃。与PPC/PBS共混物相比,组成优化的DAOP增塑共混物PPC/PBS/DAOP(PPC/PBS/DAOP=30/70/5)的断裂伸长率和断裂能最大可提高31倍和34倍,分别达到655.1%和3.4 J/mm12,因此引入DAOP尽管使共混材料的热稳定性有所下降,但拓宽了PPC/PBS共混材料的使用温度窗口。