苯基磷酸锌成核剂对聚乳酸结晶行为及力学性能的影响研究

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聚乳酸(PLLA)是有望成为替代石油基聚合物的一种可降解生物高分子材料,有着广阔的开发应用前景。聚乳酸具有多种优良的性能,但是材料自身脆性大,耐热温度低,结晶速率低,严重制约着其在各个领域的推广应用。这些缺陷与聚乳酸自身结晶度低有关,当前研究者正在努力寻求研究改良聚乳酸的方法,而添加成核剂是一种简便易行的方法。研究显示聚乳酸成核剂种类多中多样,但值得推广应用的却不多,为此寻求一种高效廉价的聚乳酸成核剂是有研究意义的。本文采用实验室自制的苯基磷酸盐类成核剂(PPZn),其具有合成方法简易,产率较高的优点。我们首先通过DSC、POM研究了几种成核剂(PPZn、PEG、PCL、Talc)剂对PLLA结晶行为的影响,结果表明PPZn对PLLA的成核结晶效果最突出,球晶密集细微,大大缩短了结晶时间。随后我们又考察了不同含量的PPZn对PLLA非等温及等温结晶行为的影响。研究表明,非等温冷结晶过程中当加入0.5%PPZn,PLLA结晶温度降至110℃,降低了约18℃,结晶度提高了约107%达到27J%。随PPZn含量的增加,结晶性能继续增强。然后我们又进行了相关红外实验。研究表明,非等温熔融结晶下PPZn并不影响聚乳酸的晶型,但与PLLA分子间可能存在相互作用,从而加速PLLA结晶。与此同时利用Avrami方程研究PLLA/PPZn体系等温结晶动力学。最后我们研究了成核剂对PLLA力学性能的影响,结果显示PPZn弱化了PLLA力学性能,但对PLLA耐热温度有所提升,随后采用成核剂与增塑剂PEG以及其它助剂复配来改性聚乳酸的力学性能,结果发现高分子量PEG在5%-10%能够较大的提升PLLA的断裂伸长率,但也减弱了拉伸强度。复配后发现PPZn与PEG之间不存在协同作用,PPZn与助剂之间会产生减弱PLLA力学及耐热性能的不利作用。
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