生物降解塑料聚乳酸的结晶改性研究

发布时间：2017-04-16 21:08

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【摘要】： 本论文主要研究了成核剂对聚乳酸(PLA)结晶的影响和取向条件对PLA制品晶型及性能的影响。以DSC为手段研究了PLA等温和非等温结晶动力学,用偏光显微镜研究PLA和PLA/成核剂(Tm3、滑石粉等)的球晶形貌及其生长情况,说明了成核剂对PLA结晶改善的效果。通过多功能拉力机对PLA膜片进行取向,借助拉力机、DSC、WAXD等测试手段表征了取向条件对PLA膜片制品的力学性能、结晶性及其晶型的影响。 用Avrami方程分析等温结晶动力学发现,成核剂对PLA的结晶速率和结晶活化能有较大影响,滑石粉是最有效的成核剂,可显著提高PLA的结晶速率和结晶度;用Jeziorny方程非等温结动力学模型表征PLA和PLA/成核剂在不同降温速率下的结晶行为,拟合出其结晶动力学参数,发现在不同结晶时期,n值不同。通过表征不同成核剂的成核效率,发现滑石粉的成核效率较高。 在Tg—Tm范围内对PLA膜片拉伸取向,PLA取向过程的拉伸倍率、温度和成核剂等因素均会影响拉伸过程的应力-应变曲线,其中温度的影响最为显著。适当的条件能赋予PLA取向制品较好的力学性能。拉伸取向过程中PLA的结晶度及其晶型受温度、拉伸速率、拉伸倍率等因素的影响明显。DSC和WAXD等测试表明,取向和成核剂能有效提高PLA制品的结晶度,当拉伸温度高于110℃、拉伸倍率大于400%时,部分α晶能向β晶转变,滑石粉的加入能有效促进此过程的发生。
【关键词】：聚乳酸 结晶动力学 成核剂 取向 晶型 性能
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：O631
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 文献综述13-33
• 1.1 概述13-15
• 1.2 聚乳酸的合成15-20
• 1.2.1 直接缩聚16-17
• 1.2.2 开环聚合17-19
• 1.2.2.1 阳离子开环聚合17-18
• 1.2.2.2 阴离子开环聚合18
• 1.2.2.3 配位插入开环聚合18-19
• 1.2.3 聚乳酸合成新工艺19-20
• 1.2.3.1 乳酸的反应挤出聚合19-20
• 1.2.3.2 丙交酯的反应挤出聚合20
• 1.3 聚乳酸的分子结构和晶体结构20-24
• 1.4 聚乳酸结晶的研究24-28
• 1.4.1 共混24-26
• 1.4.1.1 PLLA/PEG25
• 1.4.1.2 PLLA/PCL25
• 1.4.1.3 PLLA/PHB25-26
• 1.4.1.4 PLLA/淀粉26
• 1.4.2 共聚26-27
• 1.4.2.1 嵌段共聚26-27
• 1.4.2.2 无规共聚27
• 1.4.3 结晶成核剂27-28
• 1.4.4 成型条件28
• 1.5 聚乳酸的应用领域28-31
• 1.5.1 生物医学用途28-30
• 1.5.2 农业用途30
• 1.5.3 包装用途30-31
• 1.5.4 纺织用途31
• 1.6 聚乳酸材料的前景31-33
• 第二章 选题意义和研究内容33-38
• 2.1 选题背景33-35
• 2.2 选题的目的和意义35-36
• 2.3 研究内容和创新点36-38
• 2.3.1 研究内容36
• 2.3.2 研究方法36-37
• 2.3.3 主要创新之处37-38
• 第三章 聚乳酸及聚乳酸/成核剂的等温结晶过程38-56
• 3.1 前言38
• 3.2 聚合物结晶理论38-42
• 3.2.1 等温结晶动力学38-40
• 3.2.2 球晶结构40-42
• 3.3 实验部分42-44
• 3.3.1 原料42-43
• 3.3.2 仪器43
• 3.3.3 制样43
• 3.3.4 测试43-44
• 3.3.4.1 等温结晶过程43
• 3.3.4.2 球晶生长过程43-44
• 3.4 结果与分析44-54
• 3.4.1 等温结晶对熔融行为的影响44-46
• 3.4.2 等温结晶动力学46-48
• 3.4.3 Avrami方程分析48-53
• 3.4.4 球晶生长速率和结晶度53-54
• 3.5 本章小结54-56
• 第四章 聚乳酸及聚乳酸/成核剂的非等温结晶动力学56-70
• 4.1 前言56
• 4.2 非等温结晶动力学56-59
• 4.2.1 Jeziorny方法56-57
• 4.2.2 结晶活化能的计算57-58
• 4.2.2.1 Arrhenius方程法57
• 4.2.2.2 Kissinger方程法57-58
• 4.2.3 结晶能力的判断依据58-59
• 4.2.3.1 过冷度ΔT_c58
• 4.2.3.2 结晶最快时间t_(max)58
• 4.2.3.3 半结晶期t_(1/2)58-59
• 4.2.3.4 最快结晶速率(dx/dt)_(max)59
• 4.2.3.5 可结晶温度范围(T_m-T_g)59
• 4.3 实验部分59
• 4.3.1 原料59
• 4.3.2 制样59
• 4.3.3 测试59
• 4.4 结果与分析59-69
• 4.4.1 DSC曲线59-63
• 4.4.2 非等温结晶的 Jeziorny方法分析63-67
• 4.4.3 成核剂的成核活性67-68
• 4.4.4 PLA及 PLA/成核剂非等温结晶活化能68-69
• 4.5 本章小结69-70
• 第五章 PLA和 PLA/Talc的单轴取向和结晶行为的研究70-93
• 5.1 引言70
• 5.2 实验的基础理论70-75
• 5.2.1 玻璃态高聚物的拉伸行为71-72
• 5.2.2 高聚物的屈服72-75
• 5.3 实验部分75-77
• 5.3.1 实验原料75
• 5.3.2 实验设备75
• 5.3.3 制样75
• 5.3.4 取向工艺75-76
• 5.3.5 结晶度测量76-77
• 5.3.6 WAXD表征77
• 5.4 结果与分析77-91
• 5.4.1 PLA膜片在拉伸过程的应力—应变行为77-83
• 5.4.1.1 拉伸速率的影响77-81
• 5.4.1.2 拉伸温度的影响81-83
• 5.4.1.3 成核剂的影响83
• 5.4.2 取向条件对取向后制品力学性能的影响83-86
• 5.4.2.1 拉伸倍率的影响84-85
• 5.4.2.2 拉伸温度的影响85
• 5.4.2.3 成核剂的影响85-86
• 5.4.3 单轴取向对聚乳酸制品结晶行为的影响86-91
• 5.4.3.1 取向条件对 PLA结晶的影响86-87
• 5.4.3.2 成核剂对 PLA结晶度的影响87-89
• 5.4.3.3 成核剂对 PLA晶型的影响89-91
• 5.5 本章小结91-93
• 第六章 结论及展望93-95
• 6.1 主要结论93-94
• 6.2 展望94-95
• 参考文献95-104
• 致谢104-105
• 硕士期间发表的学术论文105

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 郑辉林;苏海丽;张辉旋;林建强;李亚东;;聚乳酸废料的回收再利用述评[J];郑州轻工业学院学报(自然科学版);2013年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 郭有钢;生物可降解聚乳酸基纳米复合材料的热性能和结晶动力学研究[D];河南大学;2011年

2 邢惠红;聚乳酸/四针状氧化锌晶须复合材料的制备与性能研究[D];中北大学;2011年

3 林杉;聚乳酸/聚（已二酸—对苯二甲酸丁二酯）共混物材料的制备与性能研究[D];中北大学;2012年

4 廖伟平;聚乳酸改性及性能研究[D];湖北大学;2012年

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本文编号：311669