原位FTIR研究自成核及成核剂对聚乳酸结晶行为的影响

发布时间：2017-12-23 01:26

  本文关键词：原位FTIR研究自成核及成核剂对聚乳酸结晶行为的影响　出处：《郑州大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 聚乳酸 记忆效应 自成核 多酰胺 苯基磷酸锌 FTIR 结晶 成核

【摘要】：聚乳酸(PLA)是一种重要的来源于可再生资源的具有可生物降解性和生物相容性的结晶性聚合物。PLA的结晶速率低,注塑样品通常是非晶的,限制了它的广泛应用。自成核(记忆效应)和添加成核剂是提高PLA结晶速率的两种有效方法。本论文研究了自成核、以及多酰胺(TMC)和苯基磷酸锌(PPZn)两种成核剂对PLA结晶行为的影响。主要结果如下:(1)自成核(记忆效应)对PLA结晶行为影响的研究。通过在不同温度熔融来得到一系列不同有序结构的熔体,并利用傅里叶红外光谱(FTIR)原位观察了PLA结晶过程中的分子间和分子内相互作用引起的谱带变化。结果表明:与完全熔融的样品(190 oC)相比,部分有序的熔体(170 oC、以及168 oC)可以作为异相成核点缩短结晶诱导期、加快结晶速率;对于在190、170和168 oC熔融的样品,在结晶初期,特征峰强度的变化顺序分别为:1458 cm-11210 cm-1921 cm-1,1458 cm-11210 cm-1921 cm-1和1458 cm-11210 cm-1~921 cm-1,说明增加熔体的有序度,有利于骨架构象有序结构,特别是103螺旋结构的形成;另外,通过Avrami模型分析了记忆效应对PLA结晶行为影响的动力学,发现部分熔融的样品的Avrami指数均小于完全熔融的,这可能是由于低温熔融的样品中含有残余晶体或有序结构。(2)成核剂TMC对PLA结晶行为影响的研究。利用原位FTIR和原位广角X射线衍射(WAXD)研究了TMC对PLA结晶行为的影响。结果表明:少量的TMC就可以显著提高PLA的结晶温度和结晶速率,并且TMC的加入不改变PLA的晶型结构;对于纯PLA、以及含0.1 wt%和0.3wt%TMC的PLA样品,在结晶初期,特征峰强度的变化顺序分别为:1458cm-11210 cm-1921 cm-1,1458 cm-1~1210 cm-1921 cm-1和1458 cm-1~1210 cm-1~921 cm-1,这说明在含TMC的PLA样品中,TMC的存在促进了PLA的骨架构象有序结构以及103螺旋构象结构的形成,尤其是分子间相互作用引起的有序结构的形成,从而缩短了PLA的结晶诱导期,这可以用表面诱导构象有序和尺寸依赖性软附生理论来解释;另外,含0.1 wt%TMC和含0.3 wt%TMC的PLA的结晶行为不同,可归因为高含量的TMC具有更强的成核能力。(3)成核剂PPZn对PLA结晶行为影响的研究。利用原位FTIR和原位WAXD研究了PPZn对PLA结晶行为的影响。结果表明:少量的PPZn就可以显著提高PLA的结晶温度和结晶速率,并且PPZn的加入不改变PLA的晶型结构;对于纯PLA、以及含1.0 wt%PPZn的PLA样品,在结晶初期,特征峰强度的变化顺序分别为:1458 cm-11210 cm-1921 cm-1,1458 cm-1921 cm-11210 cm-1,这说明在含PPZn的PLA样品中,PPZn可以促进PLA分子构象有序结构的形成,尤其是103螺旋构象的形成,从而缩短了PLA的结晶诱导期,这也可以用表面诱导构象有序和尺寸依赖性软附生理论解释。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ323.4

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