基于α和β成核劑誘導(dǎo)聚乳酸結(jié)晶過程的研究.pdf

1、聚乳酸(PLA)是一種低碳環(huán)保的生物全降解塑料，但存在斷裂伸長率低、韌性差和耐熱溫度低的缺陷。通過添加成核劑調(diào)控PLA結(jié)晶，進(jìn)而改變PLA的性能，是一種非常有效的途徑。本文分別采用稀土類β成核劑(WBG-II)、芳酰胺類β成核劑(TMB-5000)和微細(xì)處理的苯基磷酸鋅(PPZN)誘導(dǎo)PLA結(jié)晶，并研究其對(duì)PLA微觀結(jié)構(gòu)、結(jié)晶行為及其它性能的影響。
　　首先，研究了β成核劑WBG-II和TMB-5000對(duì)PLA晶型結(jié)構(gòu)、結(jié)晶形態(tài)以

2、及結(jié)晶行為的影響。結(jié)果表明，β成核劑WBG-II和TMB-5000不僅能夠加快PLA的結(jié)晶速率，提高PLA的結(jié)晶度，還能減小球晶尺寸。WBG-II對(duì)PLA具有更高的成核效率，PLA/WBG-II復(fù)合材料在110 ℃等溫結(jié)晶時(shí)的t1/2僅為1.73 min。并且PLA/WBG-II與PLA/TMB-5000相比，晶核和球晶尺寸都相對(duì)較小，透光率提高了10.3％。另外，WBG-II和TMB-5000的加入，誘導(dǎo)PLA分子鏈取向結(jié)晶，形成了β

3、晶型，β晶相對(duì)α晶穩(wěn)定性較低。
　　其次，研究了WBG-II的濃度效應(yīng)對(duì)PLA晶型結(jié)構(gòu)、結(jié)晶形態(tài)以及結(jié)晶行為的影響，并進(jìn)一步對(duì)其非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了分析。XRD結(jié)果表明，增加WBG-II的含量有助于提高β晶在PLA中的比例，但β晶含量并不是隨著WBG-II的含量線性遞增，而是存在最佳濃度0.25%。DSC分析顯示，WBG-II的含量低于0.25%時(shí)，結(jié)晶度Xc和熔體結(jié)晶溫度 Tmc隨著含量的增加而增加，當(dāng)超過0.25%后有所下降

4、，但在更高濃度趨于平穩(wěn)，再次表明0.25%已經(jīng)達(dá)到了飽和濃度。而PLA/WBG-II0.25的最佳結(jié)晶溫度為120 ℃左右，增加退火時(shí)間會(huì)導(dǎo)致β晶向α晶轉(zhuǎn)變。非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)及POM分析表明 WBG-II的存在可以提供大量的成核點(diǎn)，大大加快結(jié)晶速率進(jìn)而加速總的結(jié)晶過程。同時(shí) PLA的晶體成長過程及最終的結(jié)晶形態(tài)也發(fā)生了顯著的變化，純 PLA是從球晶中心沿徑向發(fā)散性向外生長，而PLA/WBG-II體系則是由球晶中心線平行集結(jié)成束，然后向外

5、支化生成。
　　最后，研究了純 PLA、PLA/PPZN3/增塑劑 A10和PLA/晶核組合物13退火不同時(shí)間后結(jié)晶度、耐熱性能、透明性以及力學(xué)性能的變化。研究表明，PLA中加入成核劑后，結(jié)晶速率加快，球晶尺寸減小。PLA/PPZN3/增塑劑A10和PLA/晶核組合物13的結(jié)晶度也明顯提高，在80 ℃退火20 s后分別達(dá)到了22.3%和25.3%，且隨著退火時(shí)間的增加逐漸增加。由于結(jié)晶度的提高，PLA/PPZN3/增塑劑 A10和