基于在线拉曼光谱的熔融态聚乳酸降解过程研究

发布时间：2022-08-06 21:46

　　聚乳酸（polylactic acid,PLA）是目前工业化转化最成功的可生物降解材料之一,其合成不依赖石油基原料,是典型的环境友好型材料,极具有发展潜力。虽然PLA具有可再生、可生物降解性、生物相容性、高模量和高强度等良好的性能,但PLA在加工时容易发生降解,导致制品性能下降。因此需要对加工过程中PLA降解过程进行深入研究,以利于对加工工艺和设备进行优化。目前的研究方法主要是采用离线测试手段来进行研究,该手段具有破坏性、滞后性、耗时长和成本高等缺点,并且难以对加工过程中聚合物的降解过程进行动态实时跟踪。本文将在线拉曼光谱测量技术应用于PLA降解过程的实时监测中,探究加工过程中的PLA的降解行为和降解动力学,对指导PLA加工过程参数的优化、控制PLA在加工过程中的降解并提高其制品质量具有重要的意义。本文使用自行开发的拉曼光谱监测装置,结合化学计量学和降解动力学,主要进行了两个方面的研究。一是对不同温度和氛围中PLA静态热降解过程进行研究,通过特征峰和二维相关光谱分析,对比了不同温度和氛围下的热降解行为,并结合降解动力学,通过在线拉曼光谱计算出PLA热降解反应的动力学常数,通过Arrhe... 

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 聚乳酸降解行为表征研究现状
        1.2.1 降解机理
        1.2.2 降解行为表征方法研究现状
    1.3 拉曼光谱测量技术研究现状
        1.3.1 测量原理和发展历程
        1.3.2 拉曼光谱探究聚合物降解行为的研究现状
        1.3.3 拉曼光谱在线探究聚合物加工过程的研究现状
    1.4 研究目的、内容、意义及创新点
        1.4.1 研究目的
        1.4.2 研究内容
        1.4.3 研究意义
        1.4.4 创新点
第二章 实验部分
    2.1 实验原料
        2.1.1 热性能
        2.1.2 拉曼光谱
    2.2 实验装置
        2.2.1 拉曼光谱测量系统
        2.2.2 热降解过程光谱监测装置
        2.2.3 热机械降解过程光谱监测装置
    2.3 实验参数设置
        2.3.1 积分时间和积分次数
        2.3.2 激光功率
        2.3.3 热降解温度
    2.4 装置可靠性验证
        2.4.1 温控精度测试
        2.4.2 光谱信号验证
    2.5 实验设计
        2.5.1 样品制备
        2.5.2 热降解过程在线拉曼光谱测量
        2.5.3 热机械降解过程在线拉曼光谱测量
    2.6 数据处理
        2.6.1 光谱预处理
        2.6.2 二维相关光谱分析
    2.7 本章小结
第三章 熔融态聚乳酸热降解过程研究
    3.1 PLA的热降解行为分析
        3.1.1 氮气氛围下的热降解行为
        3.1.2 氧气氛围下的热降解行为
        3.1.3 温度对热降解行为的影响
        3.1.4 氛围对热降解行为的影响
    3.2 PLA的热降解动力学分析
        3.2.1 不同温度中的热降解动力学
        3.2.2 不同氛围中的热降解动力学
    3.3 本章小结
第四章 挤出过程中聚乳酸热机械降解过程研究
    4.1 PLA的热机械降解行为分析
        4.1.1 在空气氛围下热机械降解行为
        4.1.2 转速对热机械降解行为的影响
    4.2 PLA的热机械降解动力学分析
        4.2.1 不同转速中的热降解动力学
        4.2.2 挤出过程中机械降解作用分析
    4.3 本章小结
结论与建议
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
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本文编号：3670421