聚乳酸基可降解复合薄膜的制备及性能研究

发布时间：2020-04-29 03:15

【摘要】：本文以聚乳酸(PLA)为基体材料,乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)、聚乙二醇(PEG)和乙撑双硬脂酰胺(EBS)为改性剂,用溶液共混涂覆法制备了 PLA基复合薄膜。采用红外吸收光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜、原子力显微镜等手段表征了 PLA基复合薄膜的结构及表面形貌;采用热重分析、差示扫描量热法分析、动态热机械性能分析、拉伸测试等手段考查了 PLA基复合薄膜的热稳定性及机械性能;通过高温高湿土埋降解和紫外光辐射老化实验,分析了 PLA基复合薄膜的降解性能。用PEG4000、PEG6000和ATBC对PLA薄膜分别进行增塑改性后,通过拉伸性能测试,ATBC增塑PLA薄膜的效果最好,使PLA薄膜的纵向和横向断裂伸长率达到301.10%和291.67%;对PLA/ATBC复合薄膜进行TG和DSC测试,ATBC显著降低了 PLA薄膜的玻璃化转变温度和熔融温度,使其热稳定性降低;ATBC降低了 PLA薄膜的储能模量,而损耗模量相关峰的变宽,说明ATBC的加入改善了 PLA分子链的柔性;观察90d后的PLA/ATBC复合薄膜表面扫描电镜图像,在复合薄膜的表面有龟裂纹的产生,并且ATBC在PLA薄膜中发生了迁移和集聚,同时也降低了薄膜的使用寿命。用适量的PEG改性PLA/ATBC复合薄膜后,PLA/ATBC/PEG复合薄膜的纵横向拉伸强度和断裂伸长率都得到了提升,使复合薄膜的柔韧性得到增强;PEG增强了 PLA/ATBC复合薄膜的热稳定性,使复合薄膜的熔融温度和分解温度得到了提高;观察90d后的薄膜表面扫描电镜图像,发现PEG改性后的PLA/ATBC复合薄膜表面没有龟裂纹的产生,延长了其使用寿命。加入微量的爽滑和分散剂剂EBS改善了 PLA基复合薄膜的相容性和加工性能,还使复合薄膜的拉伸性能和热稳定性得到进一步的提升。对PLA基复合薄膜进行高温高湿土埋降解和紫外光辐射老化实验,发现PLA基复合薄膜具有很好的降解性能。在土埋降解实验中,纯PLA薄膜的降解速率较慢,其最后的质量保留率最高,而PLA/ATBC复合薄膜的降解速率最快;在紫外光辐射老化实验中,开始紫外光辐射后的一段时间里PLA基复合薄膜的拉伸强度有一定的提升,随着紫外光辐射时间的加长,复合薄膜的拉伸性能逐渐降低。
【图文】：

薄膜进行性能测试和结构表征。逡逑２．１．４实验操作流程逡逑本实验过程主要包括溶液共混制膜及薄膜性能的测试，实验流程如图２－１所示。逡逑／逦＼邋ｒ逦＼逡逑ＰＬＡ、ＰＥＧ逦三氯甲烷逡逑ＡＴＢＣ、ＥＢＳ逦无水乙醇逡逑＼逦逦＼逦逦逡逑密闭条件下逡逑广＂＂＂＂＂２５邋°Ｃ逦）邋３ｈ邋后逦广＾逡逑（邋溶液共混邋Ｊ逦？搅拌、溶解邋逦逦逦？（涂覆制膜逦）逡逑Ｖ逦ｙ邋５０００ｒ／ｈ逦逦逦逦邋逦逡逑溶逡逑＿邋６ｈ后逡逑（逦＾逦＾逦＾逦＿Ｌ：逦逡逑拉伸强度逦＾逦＇逡逑＾逦＾拉伸测试逦成膜、制样逡逑ｉ断裂伸长率ｊ逦ｖ逦逦Ｊ逡逑筛逦ＦＴ－ＩＲ、ＴＧ逡逑－ｔ逦逦？（性能测试邋Ｊ

图３－１邋ＰＬＡ／ＰＥＧ４０００复合薄膜的拉伸强度和断裂伸长率（纵向）逡逑Ｆｉｇ邋３－１邋ＰＬＡ／ＰＥＧ４０００邋ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ邋ｆｉｌｍｓ邋ｔｅｎｓｉｌｅ邋ｓｔｒｅｎｇｔｈ邋ａｎｄ邋ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ邋ａｔ邋ｂｒｅａｋ邋（ＭＤ）逡逑图３－２为ＰＬＡ／ＰＥＧ４０００复合薄膜的横向拉伸性能曲线图。从图中可以看出，纯逡逑ＰＬＡ薄膜的横向拉伸强度为５７．６３ＭＰａ，断裂伸长率为５．１６％；当ＰＥＧ４０００的含量低逡逑于２０份时，随着ＰＥＧ４０００含量的增加复合薄膜的横向拉伸强度在减小，断裂伸长逡逑率在增加，拉伸强度从５７．６３ＭＰａ减小到３０．２３ＭＰａ，断裂伸长率从５．１６％增加到逡逑３０．２３％。逡逑６０邋逦逦３５逡逑Ｘ＇２８逡逑Ｊ逡逑＇２，１逡逑■１４１逡逑＾邋！邋—ｍ—邋Ｉ邋ｃｕｓｕｃ邋？ｔｉ逦ｊ逡逑ｉ邋Ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ邋ａｔ邋ｂｒｅａｋ邋ｉ逡逑３５邋逦Ｉ逦Ｉ逦１逦＞逦１逦邋０逡逑１００／０逦１００／５逦１００／１０逦１００／１５逦１００／２０逡逑ＴＤ（ｗＶｌａ／ｈ，，ｐｅｇ４0ｏ0）逡逑图３－２ＰＬＡ／ＰＥＧ４０００复合薄膜的拉伸强度和断裂伸长率（横向）逡逑Ｆｉｇ邋３－２邋ＰＬＡ／ＰＥＧ４０００邋ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ邋ｆｉｌｍｓ邋ｔｅｎｓｉｌｅ邋ｓｔｒｅｎｇｔｈ邋ａｎｄ邋ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ邋ａｔ邋ｂｒｅａｋ邋（ＴＤ）逡逑从ＰＬＡ／ＰＥＧ４０００复合薄膜的纵横向拉伸强度和断裂伸长率来看，薄膜的纵横向逡逑拉伸性能接近呈现出一致的规律，随着ＰＥＧ４０００含量的增加复合薄膜的纵横向拉伸逡逑强度都在减小
【学位授予单位】：西北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.2;TQ323.4

【参考文献】

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本文编号：2644165