多臂聚乳酸合成及其結晶行為研究.pdf

1、本論文分別以水、三羥甲基乙烷、季戊四醇和三臂左旋聚乳酸為引發(fā)劑合成了線型、三臂、四臂左旋聚乳酸和三臂立構復合嵌段聚乳酸;研究了分子量及鏈的拓撲結構對聚乳酸結晶行為、立構復合嵌段聚乳酸的結晶行為以及聚乳酸/天然纖維共混物的結晶行為。主要研究內(nèi)容如下:
　　通過控制反應溫度合成了三臂和四臂左旋聚乳酸;采用端基活化技術合成了三臂PLLA-b-PDLA嵌段聚乳酸。采用旋光儀、凝膠滲透色譜(GPC)、核磁共振(NMR)對合成產(chǎn)物的化學結構進

2、行了表征。結果顯示，產(chǎn)物的組成與鏈結構與實驗設計基本一致，通過調(diào)節(jié)單體與引發(fā)劑的投料比，可對產(chǎn)物的組成與結構實現(xiàn)調(diào)控。
　　探討了分子量和鏈的拓撲結構對左旋聚乳酸結晶行為的影響。實驗發(fā)現(xiàn)，左旋聚乳酸晶體生長速率隨著分子量的增加呈現(xiàn)先增加后降低的現(xiàn)象。對于四臂左旋聚乳酸分子量高于4.4×104時，最大晶體生長速率基本恒定在4.0μm/min。采用Lauritzen-Hoffman(L-H)理論分析計算得到線型、三臂和四臂左旋聚乳酸折

3、疊鏈片晶的端表面自由能相近，約為60.72 Jm-2;三臂左旋聚乳酸伸直鏈片晶端表面自由能約為93.27 Jm-2。
　　研究了分子量和鏈的拓撲結構對左旋聚乳酸熔體非等溫結晶行為的影響，采用應用單位時間結晶度的變化量（Rc）來表征非等溫結晶速率。實驗發(fā)現(xiàn)，在分子量較低時，線型左旋聚乳酸結晶速率比三臂和四臂左旋聚乳酸快。隨著分子量的增加，線型左旋聚乳酸結晶速率逐漸降低;多臂左旋聚乳酸的結晶速率表現(xiàn)增高、降低、再增高的現(xiàn)象;表明隨著分

4、子量的增加，支化點對左旋聚乳酸鏈段運動的限制減弱，成核能力增強。本文分別采用OWF法、KAS法、L-T法、Friedman法和Kissinger法計算了線型、三臂和四臂左旋聚乳酸非等溫結晶活化能，結果表明，分子量相近時，聚乳酸結晶活化能隨著支化數(shù)目的增加而增加，與左旋聚乳酸的非等溫結晶速率結果的變化基本一致。
　　在上述研究基礎上，本文對三臂PLLA-b-PDLA嵌段聚乳酸立構復合結晶行為進行了探討。實驗結果表明，隨著等溫結晶溫度

5、的升高，三臂PLLA-b-PDLA立構嵌段聚乳酸片晶層和無規(guī)層的厚度均增加。三臂PLLA-b-PDLA立構嵌段聚乳酸晶體內(nèi)的C-H與C=O之間的氫鍵相互作用強于左旋聚乳酸。當L/D序列長度比為1/1時，分子量變化對晶體生長速率影響較小;L/D偏離1/1時，分子量較小的三臂PLLA-b-PDLA嵌段聚乳酸晶體生長速率更快。三臂PLLA-b-PDLA立構嵌段聚乳酸片晶的端表面自由能（100.4-132.4 Jm-2）高于聚乳酸均聚物片晶。<

6、br>　　此外，本文還研究了分子量和鏈的拓撲結構對PLLA/Cotton復合材料結晶行為的影響。POM結果顯示，數(shù)均分子量小于1×104時，脫脂棉對線型左旋聚乳酸具有成核作用，但對多臂左旋聚乳酸沒有明顯的成核作用，數(shù)均分子量大于2×104時，脫脂棉對線型左旋聚乳酸沒有明顯的成核作用，但對多臂左旋聚乳酸具有成核作用。DSC結果顯示，四臂左旋聚乳酸/脫脂棉(FPLLA110/Cotton)非等溫結晶活化能低于四臂左旋聚乳酸(FPLLA110