木质素接枝共聚物对PLA微孔发泡材料性能的影响
发布时间：2021-09-28 08:46
作为传统石油基聚合物泡沫的理想替代品,聚乳酸（PLA）泡沫因其良好的生物相容性和环境友好性受到了广泛关注。然而,由于其结晶速率慢和熔体黏弹性差,这对于制备高发泡倍率、高泡孔密度的PLA泡沫是一个挑战。为了改善PLA的发泡性能,本文通过开环聚合的方法合成了木质素接枝聚乳酸共聚物（LG-g-PLA）,并以LG-g-PLA作为PLA的发泡成核剂,通过间歇式发泡的方法制备得到了高发泡倍率、高泡孔密度和力学性能优异的全降解PLA微孔发泡材料,系统研究了 LG-g-PLA中接枝聚乳酸的含量及其添加量对PLA流变,结晶及发泡性能的影响。通过研究不同木质素含量的PLA微孔发泡材料发现,木质素的添加降低了 PLA熔体的储能模量与复数黏度,表现出典型的假塑性流体特征。结晶性能表明,木质素的添加提高了 PLA的结晶度和熔融温度以及晶体的堆积更紧密,但是冷结晶温度向高温方向移动并延长了结晶过程。相对于纯PLA体系,在适量的木质素含量下,PLA泡沫的发泡倍率和泡孔密度提高,表观密度与泡孔尺寸降低。然而,当木质素的添加量过高时会导致PLA泡沫的泡孔结构劣化,泡孔围绕着木质素呈现放射状分布,泡孔尺寸由小向外逐渐变大...
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?（Ｈ）对羟苯基，（Ｇ）愈创木基和（Ｓ）紫丁香基［１３］??Ｆｉｇ?１－１?（Ｈ）?ｐ－ｈｙｄｒｏｘｙｐｈｅｎｙｌ，?（Ｇ）?ｇｕａｉａｃｙｌ?ａｎｄ?⑶?ｓｙｒｉｎｇｙｌ［１３］??１．２．２木质素在聚合物中的应用??聚合物复合材料是通过用适当的增强材料（纤维／颗粒）增强聚合物基体而获得的??
孔生长时的泡孔尺寸分布不均，从而导致大泡孔合并小泡孔现象。泡孔破裂??一般出现在泡孔生长的后期阶段，主要是泡孔生长产生的双向拉力使泡孔壁无法承受而??产生。??（４）泡孔冷却定型：泡孔定型为发泡过程的最终阶段，由于泡孔的生长和体系内??气体的逃逸，导致泡孔生长的驱动力降低。于此同时，发泡温度的降低使聚合物基体的??黏弹性逐渐升高，整个过程是泡孔结束生长，达到稳定状态的阶段，最终泡孔的结构趋??于稳定。??—Ｉ—?一??？扩散泡孔雌抱孔增长泡孔定型??两相体系?均相体系??图１－３聚合物微孔发泡的成核机理图??Ｆｉｇ?１－３?ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｐｏｌｙｍｅｒ?ｍｉｃｒｏｃｅｌｌｕｌａｒ?ｆｏａｍ??１．５微孔发泡成型方法??目前，利用超临界ｃｏ２技术制备微孔发泡材料的方法主要包括间歇式发泡、挤出发??泡和注塑发泡三种发泡工艺。??－８?－??
连续挤出发泡过程中，通常提供快速降??压喷嘴和齿轮泵装置。??ＣＯ，?￣??ｓｕｐｐｌｙ??ｒ＼??Ｓｙｒｉｎｇｅ?Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ?ｐｏｒｔ??ｐｕｍｐ?／??Ｉｖ?／?Ｐｒｅｓｓｕｒｅ??／?ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ??Ｈ?Ｈ〇ＰＩ！；???Ｘ／７?．Ａｘ?ｓｔａｔｉｃ??Ｉ?广上：ｊ１?Ｊ?ｍｉｘｅｒ??ｉ?ｊ?婆?Ｎ￡｝－??°?ｒｗ?ｆ?ｆ??＿ｕ?…＂＂ｉ，…ｉ?Ｆｉｌａｍｅｎｔｄｉｅ??Ｈｅａｔｉｎｇｚｏｎｅｓ?１?２?３?４?５?６??图１－５连续挤出发泡成型装置示意图［４８］??Ｆｉｇ?１－５?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ?ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ?ｆｏａｍ?ｍｏｌｄｉｎｇ?ｄｅｖｉｃｅ［４８］??１．５．３注塑发泡法??注塑发泡法是一种可以在工业化广泛应用的微孔发泡技术，由美国Ｔｒｅｘｅｌ公司在麻??省理工学院Ｓｕｈ博士提出微孔发泡理念的基础上，进一步开发和推广的可商业化应用??Ｍｕｃｅｌｌ微孔发泡注塑成型技术。图１－６为典型的Ｍｕｃｅｌｌ微孔注塑成型装置示意图，其成??型过程与挤出成型过程相似，具体过程如下：将聚合物粒料从注塑机机筒内加入，之后??通过螺杆的剪切作用和加热塑化使聚合物进入熔融状态，然后在聚合物熔融阶段将一定??量的超临界气体注入螺杆内，在螺杆的剪切作用下形成热力学稳定的均相成核体系，之??后在螺杆的推动下经混合装置进一步混合后注入到低压模具腔中；而模腔内的压力差造??成均相体系呈现出过饱和状态，体系内气体析出产生大量气泡核，随后气泡逐渐长大，??并协助熔体填满整个模腔，最后随着聚合物温度的下降使聚合物微孔结构逐渐定型。在??注塑发泡成型工艺
【参考文献】：
期刊论文
[1]木质素/聚乳酸复合材料的结构与性能[J]. 周志鹏,张可望,李巧,杨革生,张慧慧,邵惠丽. 高分子材料科学与工程. 2017(12)
[2]木粉对聚乳酸流变、结晶及发泡行为的影响[J]. 王友勇,李浩,宋永明,代璐,王发扬. 高分子材料科学与工程. 2017(08)
[3]酚化酶解木质素-环氧树脂/环氧树脂复合材料的合成及性能[J]. 王芳,蒯君涛,胡高铨,高勤卫. 复合材料学报. 2017(12)
[4]木质素改性LDPE复合泡沫材料性能与微观结构研究[J]. 冯钠,李季,徐静,颜东玺,麻馨予. 塑料科技. 2015(05)
[5]超临界流体制备微发泡聚合物材料的研究进展[J]. 翟文涛,余坚,何嘉松. 高分子通报. 2009(03)
[6]木质素增强硬质聚氨酯泡沫塑料抗压性能研究[J]. 戴玉明,巴志新,王章忠. 南京工程学院学报(自然科学版). 2005(02)
[7]聚乳酸的研究进展[J]. 张国栋,杨纪元,冯新德,顾忠伟. 化学进展. 2000(01)
硕士论文
[1]马来酸酐接枝聚乳酸增容木粉/PLA复合材料的制备与性能研究[D]. 杜军.东北林业大学 2018
[2]成核剂对生物可降解聚（3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯）发泡材料性能的影响[D]. 何苗.大连工业大学 2016
[3]聚乳酸发泡材料的结晶调控与耐热性能研究[D]. 贾品.青岛科技大学 2015
[4]聚乳酸的增韧改性及其超临界二氧化碳发泡的研究[D]. 李欢.青岛科技大学 2015
[5]改性纳米纤维素/聚乳酸复合材料的制备及超临界CO2发泡研究[D]. 陈丹.浙江理工大学 2015
[6]木质素/聚乳酸复合材料的制备与性能研究[D]. 穆春玉.西南交通大学 2014
本文编号：3411597
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?（Ｈ）对羟苯基，（Ｇ）愈创木基和（Ｓ）紫丁香基［１３］??Ｆｉｇ?１－１?（Ｈ）?ｐ－ｈｙｄｒｏｘｙｐｈｅｎｙｌ，?（Ｇ）?ｇｕａｉａｃｙｌ?ａｎｄ?⑶?ｓｙｒｉｎｇｙｌ［１３］??１．２．２木质素在聚合物中的应用??聚合物复合材料是通过用适当的增强材料（纤维／颗粒）增强聚合物基体而获得的??
孔生长时的泡孔尺寸分布不均，从而导致大泡孔合并小泡孔现象。泡孔破裂??一般出现在泡孔生长的后期阶段，主要是泡孔生长产生的双向拉力使泡孔壁无法承受而??产生。??（４）泡孔冷却定型：泡孔定型为发泡过程的最终阶段，由于泡孔的生长和体系内??气体的逃逸，导致泡孔生长的驱动力降低。于此同时，发泡温度的降低使聚合物基体的??黏弹性逐渐升高，整个过程是泡孔结束生长，达到稳定状态的阶段，最终泡孔的结构趋??于稳定。??—Ｉ—?一??？扩散泡孔雌抱孔增长泡孔定型??两相体系?均相体系??图１－３聚合物微孔发泡的成核机理图??Ｆｉｇ?１－３?ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｐｏｌｙｍｅｒ?ｍｉｃｒｏｃｅｌｌｕｌａｒ?ｆｏａｍ??１．５微孔发泡成型方法??目前，利用超临界ｃｏ２技术制备微孔发泡材料的方法主要包括间歇式发泡、挤出发??泡和注塑发泡三种发泡工艺。??－８?－??
连续挤出发泡过程中，通常提供快速降??压喷嘴和齿轮泵装置。??ＣＯ，?￣??ｓｕｐｐｌｙ??ｒ＼??Ｓｙｒｉｎｇｅ?Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ?ｐｏｒｔ??ｐｕｍｐ?／??Ｉｖ?／?Ｐｒｅｓｓｕｒｅ??／?ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ??Ｈ?Ｈ〇ＰＩ！；???Ｘ／７?．Ａｘ?ｓｔａｔｉｃ??Ｉ?广上：ｊ１?Ｊ?ｍｉｘｅｒ??ｉ?ｊ?婆?Ｎ￡｝－??°?ｒｗ?ｆ?ｆ??＿ｕ?…＂＂ｉ，…ｉ?Ｆｉｌａｍｅｎｔｄｉｅ??Ｈｅａｔｉｎｇｚｏｎｅｓ?１?２?３?４?５?６??图１－５连续挤出发泡成型装置示意图［４８］??Ｆｉｇ?１－５?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ?ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ?ｆｏａｍ?ｍｏｌｄｉｎｇ?ｄｅｖｉｃｅ［４８］??１．５．３注塑发泡法??注塑发泡法是一种可以在工业化广泛应用的微孔发泡技术，由美国Ｔｒｅｘｅｌ公司在麻??省理工学院Ｓｕｈ博士提出微孔发泡理念的基础上，进一步开发和推广的可商业化应用??Ｍｕｃｅｌｌ微孔发泡注塑成型技术。图１－６为典型的Ｍｕｃｅｌｌ微孔注塑成型装置示意图，其成??型过程与挤出成型过程相似，具体过程如下：将聚合物粒料从注塑机机筒内加入，之后??通过螺杆的剪切作用和加热塑化使聚合物进入熔融状态，然后在聚合物熔融阶段将一定??量的超临界气体注入螺杆内，在螺杆的剪切作用下形成热力学稳定的均相成核体系，之??后在螺杆的推动下经混合装置进一步混合后注入到低压模具腔中；而模腔内的压力差造??成均相体系呈现出过饱和状态，体系内气体析出产生大量气泡核，随后气泡逐渐长大，??并协助熔体填满整个模腔，最后随着聚合物温度的下降使聚合物微孔结构逐渐定型。在??注塑发泡成型工艺
【参考文献】：
期刊论文
[1]木质素/聚乳酸复合材料的结构与性能[J]. 周志鹏,张可望,李巧,杨革生,张慧慧,邵惠丽. 高分子材料科学与工程. 2017(12)
[2]木粉对聚乳酸流变、结晶及发泡行为的影响[J]. 王友勇,李浩,宋永明,代璐,王发扬. 高分子材料科学与工程. 2017(08)
[3]酚化酶解木质素-环氧树脂/环氧树脂复合材料的合成及性能[J]. 王芳,蒯君涛,胡高铨,高勤卫. 复合材料学报. 2017(12)
[4]木质素改性LDPE复合泡沫材料性能与微观结构研究[J]. 冯钠,李季,徐静,颜东玺,麻馨予. 塑料科技. 2015(05)
[5]超临界流体制备微发泡聚合物材料的研究进展[J]. 翟文涛,余坚,何嘉松. 高分子通报. 2009(03)
[6]木质素增强硬质聚氨酯泡沫塑料抗压性能研究[J]. 戴玉明,巴志新,王章忠. 南京工程学院学报(自然科学版). 2005(02)
[7]聚乳酸的研究进展[J]. 张国栋,杨纪元,冯新德,顾忠伟. 化学进展. 2000(01)
硕士论文
[1]马来酸酐接枝聚乳酸增容木粉/PLA复合材料的制备与性能研究[D]. 杜军.东北林业大学 2018
[2]成核剂对生物可降解聚（3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯）发泡材料性能的影响[D]. 何苗.大连工业大学 2016
[3]聚乳酸发泡材料的结晶调控与耐热性能研究[D]. 贾品.青岛科技大学 2015
[4]聚乳酸的增韧改性及其超临界二氧化碳发泡的研究[D]. 李欢.青岛科技大学 2015
[5]改性纳米纤维素/聚乳酸复合材料的制备及超临界CO2发泡研究[D]. 陈丹.浙江理工大学 2015
[6]木质素/聚乳酸复合材料的制备与性能研究[D]. 穆春玉.西南交通大学 2014
本文编号：3411597
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