离子液体和石墨烯协同调控聚乳酸及其共混物结晶和介电性能
发布时间：2020-06-20 06:46
【摘要】：本文通过溶液共混与真空热压法分别将含有乙氧羰基的咪唑离子液体(IL)、聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯(MPEGMA)与乙烯基咪唑离子液体共聚物(P[MPEGMA-IL])修饰石墨烯(Gra)混入聚乳酸(PLA)中,通过结晶动力学方法探究了离子液体修饰的Gra对PLA结晶行为的影响过程。同时还使用宽频介电谱的方法研究了 PLA复合物介电行为的变化。此外,实验还通过溶液共混的方法制备了聚乳酸/聚己内酯(PLA/PCL)共混物,探究了 P[MPEGMA-IL]对共混物相态结构及介电行为的影响。论文的研究内容主要分为三个部分:(1)对于PLA/IL/Gra体系,首先通过偏光显微镜(POM)观察PLA复合物等温结晶形貌变化,结果表明,Gra在PLA等温结晶时具有良好的成核作用,IL能够提高球晶的生长速率,但会抑制晶体成核。通过差示扫描量热仪(DSC)探究PLA复合物等温结晶行为,发现在130℃等温结晶时,PLA/IL/Gra比PLA/2Gra拥有更快的结晶速率,是由于存在Gra-IL相互作用,提高了 PLA/IL/Gra在高温下的成核密度。介电测量表明,试样PLA/IL/Gra和PLA/2Gra的αn松弛的松弛强度和松弛时间相同。(2)对于PLA/P[MPEGMA-IL]/Gra体系,通过扫描电子显微镜(SEM)观察了 Gra的分散性,发现P[MPEGMA-IL]可以提高Gra在PLA基体中的分散性。等温冷结晶行为表明,由于P[MPEGMA-IL]的增塑作用和Gra的成核作用,PLA复合物的结晶速率随着P[MPEGMA-IL]和Gra含量的增加而增加。介电松弛谱研究表明,在PLA复合物的频谱中,α松弛和界面极化导致介电常数升高。将改性Gra加入PLA基体中可以通过冷结晶过程加速界面极化。改性Gra对电荷载流子运动的影响主要是由于界面处的可移动载流子的增加和界面极化介电强度的增强。(3)对于 PLA/PCL/P[MPEGMA-IL]体系,DSC 测试结果表明,P[MPEGMA-IL]对PCL相结晶影响较大,间接证明了 P[MPEGMA-IL]主要分散在PCL相中。通过SEM观察发现,随着P[MPEGMA-IL]含量的提高,共混物相结构由海岛状变为双连续结构。介电松弛谱研究表明,提高P[MPEGMA-IL]含量导致PLA/PCL共混物介电损耗的提升,这与大量可移动的载流子在界面处聚集和提高界面极化的介电强度有关。PLA/PCL/8P[MEGMA-IL]在低频处具有很高的的σac,是由于界面处聚合物链段的运动提高了界面处的离子迁移率。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O633.14;TB332
【图文】：
图１．１邋ＰＬＡ直接缩聚和开环聚合过程Ｍ逡逑Ｆｉｇ邋１．１邋Ｔｈｅ邋ｄｉｒｅｃｔ邋ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ邋ａｎｄ邋ｏｐｅｎ－ｌｏｏｐ邋ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ＰＬＡ逡逑１．２．３聚乳酸的晶体结构逡逑ＰＬＡ存在四种不同的晶型，分别是ａ、ａ＇、ｐ和Ｙ，不同晶体的螺旋结构、单逡逑元对称性、晶体生长条件和性能都不相同。ａ晶型是ＰＬＡ最常见最稳定的晶型，逡逑它在传统熔体，溶液结晶的条件下便可生成。Ｄｅ邋Ｓａｎｔｉｓ和Ｋｏｖａｃｓ在１９６８年首次逡逑报道了这种晶体［１７］，之后又有许多科学家进行了更为深入的研究［１８＿２（）］。晶胞参数逡逑
到选定的结晶温度进行结晶。随后测量的热流量作为时间的函数开始变化直至结逡逑晶完成。热流数据可以被转换成绝对结晶度或相对结晶度（石）。这种结晶度随时逡逑间变化曲线如图１．２所示，９０－１３０邋°Ｃ温度范围内结晶的ＰＬＬＡ。一旦得到以上数据，逡逑就可以通过Ａｖｒａｍｉ模型进行曲线拟合，从而得到相关动力学参数。逡逑差示扫描量热法计算得到的是总结晶速率，而偏光显微镜法可以直接观察球逡逑晶的成核和生长速率。总体结晶动力学通常通过两个独立的现象来检验：初始晶逡逑体成核和随后的晶体生长。实际操作时，使用光学显微镜来确定聚合物薄膜的在逡逑等温条件下球晶的成核密度和生长速率。通常首先将聚合物膜熔化并迅速冷却至逡逑所需温度，随后可以监测球晶的尺寸和数量。也有文献报道，通过原子力显微镜逡逑技术观察得到高质量的图像和更准确的测量数据［３Ｇ，３１］。图１．３说明了邋ＰＬＡ的球晶逡逑成核密度与结晶温度之间的关系。球晶密度随着温度的增加而降低，并且降低的逡逑速率逐渐加快。逡逑１００００邋ｂ逦Ｉ逦＾邋Ｉ邋＾邋■－■■■■－■－１邋．．．邋Ｉ逦：逡逑幻？毛逦%藉澹蹋殄澹茫埃埃福╁义希缅危
本文编号：2722035
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O633.14;TB332
【图文】：
图１．１邋ＰＬＡ直接缩聚和开环聚合过程Ｍ逡逑Ｆｉｇ邋１．１邋Ｔｈｅ邋ｄｉｒｅｃｔ邋ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ邋ａｎｄ邋ｏｐｅｎ－ｌｏｏｐ邋ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ＰＬＡ逡逑１．２．３聚乳酸的晶体结构逡逑ＰＬＡ存在四种不同的晶型，分别是ａ、ａ＇、ｐ和Ｙ，不同晶体的螺旋结构、单逡逑元对称性、晶体生长条件和性能都不相同。ａ晶型是ＰＬＡ最常见最稳定的晶型，逡逑它在传统熔体，溶液结晶的条件下便可生成。Ｄｅ邋Ｓａｎｔｉｓ和Ｋｏｖａｃｓ在１９６８年首次逡逑报道了这种晶体［１７］，之后又有许多科学家进行了更为深入的研究［１８＿２（）］。晶胞参数逡逑
到选定的结晶温度进行结晶。随后测量的热流量作为时间的函数开始变化直至结逡逑晶完成。热流数据可以被转换成绝对结晶度或相对结晶度（石）。这种结晶度随时逡逑间变化曲线如图１．２所示，９０－１３０邋°Ｃ温度范围内结晶的ＰＬＬＡ。一旦得到以上数据，逡逑就可以通过Ａｖｒａｍｉ模型进行曲线拟合，从而得到相关动力学参数。逡逑差示扫描量热法计算得到的是总结晶速率，而偏光显微镜法可以直接观察球逡逑晶的成核和生长速率。总体结晶动力学通常通过两个独立的现象来检验：初始晶逡逑体成核和随后的晶体生长。实际操作时，使用光学显微镜来确定聚合物薄膜的在逡逑等温条件下球晶的成核密度和生长速率。通常首先将聚合物膜熔化并迅速冷却至逡逑所需温度，随后可以监测球晶的尺寸和数量。也有文献报道，通过原子力显微镜逡逑技术观察得到高质量的图像和更准确的测量数据［３Ｇ，３１］。图１．３说明了邋ＰＬＡ的球晶逡逑成核密度与结晶温度之间的关系。球晶密度随着温度的增加而降低，并且降低的逡逑速率逐渐加快。逡逑１００００邋ｂ逦Ｉ逦＾邋Ｉ邋＾邋■－■■■■－■－１邋．．．邋Ｉ逦：逡逑幻？毛逦%藉澹蹋殄澹茫埃埃福╁义希缅危
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