成核改性對聚乳酸結(jié)晶及其性能的影響.pdf

1、聚乳酸(PLA)來源于生物基可再生資源，且使用后可被堆肥完全降解為二氧化碳和水，對環(huán)境沒有任何污染，被認(rèn)為是極具應(yīng)用前景的可生物降解塑料。但是PLA結(jié)晶速率慢，注塑過程中不能完成結(jié)晶，導(dǎo)致其制品耐熱性差，大大限制了PLA的應(yīng)用領(lǐng)域。因此，研究聚乳酸在新型成核劑作用下的成核機(jī)理、結(jié)晶動力學(xué)和耐熱性能等具有極其重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價值。
　　本文選取滑石粉(Talc)、多酰胺(TMC-328、TMP-3000)、苯基磷酸鹽(ECO-1

2、3002)及NA1(自制)作為成核劑，采用熔融共混技術(shù)制備了PLA/成核劑、PLA/復(fù)合成核劑及PLA/成核劑/增塑劑復(fù)合材料，并研究了不同PLA復(fù)合材料的等溫結(jié)晶動力學(xué)、結(jié)晶形貌、熱性能和力學(xué)性能。
　　通過DSC對PLA及PLA/成核劑復(fù)合材料的等溫結(jié)晶動力學(xué)進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明：在110℃等溫結(jié)晶時，PLA/成核劑復(fù)合材料的Avra mi指數(shù)n值介于2.63~4.75之間，其中NA1對PLA具有更高效的成核效率，PLA/

3、NA1復(fù)合材料的t1/2僅為28 s；復(fù)合成核劑(NA1/talc)能夠顯著提高PLA在130℃的結(jié)晶速率，且隨著復(fù)合成核劑含量的增加而加快；DSC非等溫測試結(jié)果表明，NA1和增塑劑協(xié)同作用時能夠提高PLA的結(jié)晶峰溫度和相對結(jié)晶度，且隨著增塑劑含量的增加而升高，增塑劑含量為2％時達(dá)到最高值，對應(yīng)的結(jié)晶峰溫度為122.9℃，相對結(jié)晶度為34.2%。
　　采用熱臺偏光顯微鏡(POM)和X射線衍射(XRD)觀察了PLA及其復(fù)合材料的結(jié)晶

4、形貌和晶型，上述成核劑均能有效促進(jìn)PLA成核，增加晶體密度并細(xì)化晶體尺寸；其中純PLA和talc成核的PLA的晶體形貌為球晶，加入TMP-3000時形成針狀晶，NA1、ECO和TMC-328成核的PLA主要為樹枝狀晶，而復(fù)合成核劑(NA1/talc)成核的PLA基體同時存在球晶和樹枝狀晶，隨著復(fù)合成核劑中NA1含量的增加，晶體形貌逐漸被樹枝狀晶所取代；成核劑和增塑劑均未改變PLA的晶型，其晶型仍為α晶。
　　DMA和熱變形溫度(H

5、DT)測試結(jié)果表明，加入成核劑和退火處理均使PLA的儲能模量升高，材料整體的柔性降低，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)隨著結(jié)晶度升高而升高，純PLA的Tg為60℃，退火60s后PLA/NA1復(fù)合材料的Tg可達(dá)72.9℃。成核劑、和退火處理均能改善PLA的耐熱性，熱變形溫度顯著提高，在110℃退火60s后各PLA/成核劑體系的HDT均能超過120℃，比純PLA高出了60℃以上，其中PLA/talc體系的HDT最高，達(dá)128.8℃；復(fù)合成核劑(NA1

6、/talc)則能在更短時間內(nèi)提高PLA的HDT，NA1/talc(0.9/4.0)成核的PLA在110℃退火40 s后HDT便可達(dá)116.5℃。
　　力學(xué)性能測試結(jié)果表明，與純PLA相比，PLA/成核劑復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度均有所降低，其中PLA/NA1體系的沖擊強(qiáng)度最小，為12.56 KJ/m2；PLA/復(fù)合成核劑體系的沖擊強(qiáng)度降幅最大，NA1/talc(0.9/4.0)成核的PLA，其沖擊強(qiáng)度僅為6.47 KJ/m2；成核劑和增塑