聚乳酸基納米復(fù)合材料制備及結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、聚乳酸(Poly(L-lactide)，PLLA)作為生物相容、可降解環(huán)境友好材料，其存在的結(jié)晶速度慢、結(jié)晶度低、脆性大等缺點(diǎn)限制其進(jìn)一步應(yīng)用。將聚乳酸與具有優(yōu)異導(dǎo)電、導(dǎo)熱、力學(xué)性能、生物相容性的碳基納米填料復(fù)合進(jìn)行填充改性是目前研究重點(diǎn)。多壁碳納米管(multi-walledcarbonnanotube，MWNTs)、石墨烯(graphenesheet，GS)作為不同維數(shù)的碳基納米材料具備長徑比大、比表面積高、優(yōu)異功能性等特點(diǎn)常用于聚

2、合物改性研究中。本文中，我們首先考察靜電紡絲參數(shù)對PLLA纖維的形貌影響，在此基礎(chǔ)上引入不同含量的MWNTs制備PLLA/MWNTs纖維，考察MWNTs含量對復(fù)合纖維形貌、結(jié)構(gòu)及形貌影響。為改善纖維的結(jié)晶性能引入少量增塑劑聚環(huán)氧乙烷(polyethyleneoxide，PEO)制備PLLA/PEO/MWNTs纖維，重點(diǎn)探究MWNTs、PEO對聚乳酸纖維形貌、結(jié)構(gòu)及性能影響;同時比較靜電紡絲和溶液涂膜制備工藝對聚乳酸/碳納米管復(fù)合材料性能

3、影響并通過退火處理研究結(jié)晶性能。此外，我們制備聚乳酸/石墨烯復(fù)合物初步探究石墨烯含量對復(fù)合物熱穩(wěn)定、力學(xué)、導(dǎo)電等宏觀性能影響。全文從微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能著眼，深入研究聚乳酸基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和性能，得到研究結(jié)果如下:
　　 1、靜電紡絲參數(shù)對聚乳酸纖維形貌影響，得到最佳條件如下:聚乳酸濃度10wt％，混合溶劑二氯甲烷(DCM)與N，N二甲基甲酰胺(DMF)質(zhì)量比為7/3，電壓E為15kV，水平接收距離D為15cm，推進(jìn)速率為0.5ml

4、·h-1，滾筒轉(zhuǎn)速為500rad·min-1;
　　 2、碳納米管含量對聚乳酸/碳納米管纖維形貌、結(jié)構(gòu)、性能影響，結(jié)晶研究表明纖維為無定型態(tài)，碳納米管加入稍降低冷結(jié)晶溫度，結(jié)晶成核作用微弱，碳納米管對復(fù)合纖維熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能的提高受其含量影響。不同溫度下退火處理知，聚乳酸/碳納米管纖維晶型為a晶型，碳納米管含量和退火溫度對纖維結(jié)晶影響較小;
　　 3、比較靜電紡絲與溶液涂膜工藝對聚乳酸/碳納米管復(fù)合材料結(jié)構(gòu)性能影響知:

5、靜電紡絲纖維中拉伸作用使得分子鏈為取向狀態(tài)，促進(jìn)聚乳酸分子鏈有順式-順式(gg)構(gòu)象轉(zhuǎn)變?yōu)轫樖?反式(gt)構(gòu)象，降低構(gòu)象熵，碳納米管成核作用較弱。薄膜中分子鏈為隨機(jī)鏈狀態(tài)，為gg構(gòu)象，碳納米管結(jié)晶成核作用明顯，80℃退火處理，表明制備方復(fù)合材料晶型無影響;
　　 4、PLLA/PEO纖維中，PEO的加入降低纖維的直徑，降低纖維因取向引起的中間相含量，提高復(fù)合纖維結(jié)晶度，提高纖維斷裂伸長率改善聚乳酸脆性;PLLA/PEO/MWN

6、Ts纖維中:MWNTs在納米空間中抑制結(jié)晶生長作用強(qiáng)于結(jié)晶成核作用，導(dǎo)致結(jié)晶度降低，PEO提高分子鏈運(yùn)動能力降低利于結(jié)晶生長，在薄膜中MWNTs作為結(jié)晶成核劑降低成核活化能、PEO作為增塑劑促進(jìn)結(jié)晶生長兩者協(xié)同作用促進(jìn)聚乳酸結(jié)晶;
　　 5、氧化石墨熱膨脹制備石墨烯片層大小不均一、具備單片層和多片層結(jié)構(gòu)、表面具備含氧基團(tuán);聚乳酸/石墨烯纖維中，石墨烯包裹在纖維表面限制分子鏈運(yùn)動，結(jié)晶生長受限冷結(jié)晶溫度升高結(jié)晶度降低，表明石墨烯抑