聚乳酸-木粉復(fù)合材料結(jié)晶行為研究.pdf

1、從20世紀(jì)初成功合成聚乳酸（PLA）開(kāi)始，生物可降解材料的使用逐漸進(jìn)入人們的生活。PLA作為一種來(lái)源玉米、甜菜、甘蔗、馬鈴薯等農(nóng)作物為原料經(jīng)過(guò)提純加工而制得純“綠色、無(wú)污染、可回收”的生物基材料，將在我國(guó)的制造業(yè)中起到重要作用。但PLA存在結(jié)晶速率慢、結(jié)晶度差等缺點(diǎn)，因而限制其應(yīng)用和使用范圍。
　　本文基于PLA自身的特性，找到一種既節(jié)約資源、減少環(huán)境污染又來(lái)源廣泛、可生物降解的第二共混組分木粉（WF）作為成核劑，通過(guò)熔融共混的方

2、法制備出PLA/WF復(fù)合材料。研究PLA/WF復(fù)合材料的結(jié)晶行為及其動(dòng)力學(xué)。共制備出6種比例的PLA/WF復(fù)合材料樣品，分別將樣品進(jìn)行了：差示掃描量熱（DSC）、沖擊性能、拉伸性能、偏顯微鏡（POM）測(cè)試。針對(duì)PLA/WF復(fù)合材料研究木粉成核劑對(duì)其力學(xué)性能、結(jié)晶性能的影響，同時(shí)找出最優(yōu)配比，選取典型樣品重點(diǎn)分析了其等溫結(jié)晶與非等溫結(jié)晶機(jī)理及動(dòng)力學(xué)行為。
　　以木粉充當(dāng)PLA的成核劑，添加4wt%的木粉可以使PLA的結(jié)晶度提高4.2

3、%，與PLA相比使玻璃化溫度和冷結(jié)晶溫度分別降低了5.5℃和11.8℃。PLA/WF復(fù)合材料中最佳配比是添加4wt%木粉，沖擊強(qiáng)度為34.6 J·m-1，但拉伸性能略有降低。PLA晶體生長(zhǎng)呈現(xiàn)黑十字消光現(xiàn)象，使用木粉成核劑可以提高PLA晶體成核密度與結(jié)晶生長(zhǎng)速率。
　　使用Avrami方程研究PLA/WF復(fù)合材料等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)。添加木粉成核劑使PLA等溫熔體結(jié)晶與等溫冷結(jié)晶速率有明顯的提高。但對(duì)生長(zhǎng)方式與成核機(jī)理影響不大。PLA及

4、PLA/WF復(fù)合材料的等溫熔體結(jié)晶Avrami指數(shù)n都在2～2.8之間，都不是整數(shù)，n不會(huì)因結(jié)晶溫度的改變或者木粉的加入而存在較大的差異。樣品在結(jié)晶溫度為115℃等溫熔體結(jié)晶，加入4wt%的木粉使PLA的半結(jié)晶時(shí)間縮短到2.8 min。PLA及PLA/WF復(fù)合材料等溫冷結(jié)晶速率最大出現(xiàn)在結(jié)晶溫度是125℃時(shí)，其等溫冷結(jié)晶Avrami指數(shù)n都在1.8～2.1之間，與等溫熔體結(jié)晶之間存在差異。經(jīng)過(guò)等溫冷結(jié)晶后熔融的樣品會(huì)出現(xiàn)熔融再結(jié)晶現(xiàn)象，

5、加入4wt%的木粉使PLA經(jīng)過(guò)此過(guò)程后結(jié)晶度升高至19.3%。
　　修正后的Avrami方程、Ozawa方程和MO方程分析PLA/WF復(fù)合材料的非等溫結(jié)晶行為。PLA/WF復(fù)合材料相較于PLA樣品在同一升溫速率或降溫速率下，其冷結(jié)晶放熱峰面積或者熔體結(jié)晶放熱峰面積有明顯增加。PLA及PLA/WF復(fù)合材料非等溫冷結(jié)晶的n值在1.9～3.2之間，?值在1~1.5之間，木粉的使用使PLA非等溫冷結(jié)晶活化能最低可降至64.9kJ/mol，