论文部分内容阅读
本文主要针对聚乳酸(PLA)作为通用塑料应用存在的问题(热稳定性较差,脆性严重,价格昂贵),采用填料、增塑剂和增韧剂共混改性的方法,以期获得具有实用价值的增强增韧聚乳酸材料,为加速推广应用完全生物降解聚乳酸材料奠定基础。通过熔融共混、压制片材、冲切试样,测定试样力学性能和流变性能,研究填料种类(有机填料和无机填料)、填料处理工艺、增塑剂和增韧剂种类、共混工艺路线对复合材料性能的影响;借助扫描电子显微镜(SEM)、热失重分析仪(TG)、示差扫描量热分析仪(DSC)研究填料种类、填料含量、增塑剂和增韧剂对复合材料体系界面结构、热稳定性、结晶性的影响;通过紫外光照射或碱性溶液加速老化试验,分析填料、增韧剂对PLA复合材料降解性能的影响。本论文实验结论如下:(1)未处理硅酸盐类填料与PLA有一定物理交联作用,能改善PLA力学性能,具有补强增韧的作用。不同的硅酸盐类填料因粒子本身特性、分散均匀度和粒径大小各异,与PLA的物理交联作用不同,其补强增韧的效果也不同。(2)硅酸盐填料经偶联剂处理后,在基体中的分散均匀程度及与基体的相互作用增强,填充体系力学性能得到改善。硅烷偶联剂KH560和KH550的效果优于钛酸酯偶联剂NDZ-101,其中环氧基硅烷偶联剂KH560效果最好。(3)增塑剂PEG-2000、柠檬酸三丁酯能大大提高PLA的拉伸断裂伸长率,但同时体系强度显著下降,并用无机填料也起不到协同增强增韧的作用。(4)聚酯类增韧剂与无机填料并用填充PLA有较好的协同增强增韧作用,其中聚酯A效果优于聚酯B。(5)有机填料(玉米淀粉和豌豆淀粉)填充PLA的效果不如无机填料体系。两种有机填料相比,含豌豆淀粉体系拉伸强度比含玉米淀粉体系高,但断裂伸长率则相反。(6)采用两次共混法制备了以滑石粉或硅藻土为核,聚酯A为壳的具有“核-壳”结构的PLA材料,与一次共混法制备的复合材料对比发现:一次共混法制备的PLA/聚酯A/滑石粉材料拉伸性能优于两次共混法制备的复合材料;而PLA/聚酯A/硅藻土体系则相反,两次共混法制备的PLA/聚酯A/硅藻土材料拉伸性能优于一次共混法制备的体系。(7)填料滑石粉对填充PLA体系的假塑性流变特性影响较小。硅藻土、白炭黑、增塑剂和增韧剂均使PLA材料的粘度有所下降,其中增塑剂使材料粘度下降较大。(8)热失重实验显示:PLA为一阶失重,填料的加入对于PLA热稳定性的影响不大;增韧剂和增塑剂的加入使PLA热失重起始温度提前。DSC分析显示:填料有诱导结晶作用,填料填充PLA材料的Tg、结晶度均有提高;增塑剂会降低PLA材料Tg、结晶度;增韧剂聚酯A对材料的Tg、结晶度几乎无影响。(9)降解实验发现,在紫外光照条件下,填料能不同程度的减缓PLA材料的降解;填料与聚酯A并用体系的拉伸性能随着时间的增加有先提高后减少的现象。碱性水溶液水解实验发现,碱液加速了PLA材料的水解,并且随着碱性的提高,水解速率加快;在相同浓度下,填料直接填充PLA材料降解速率最快,其次是填料与聚酯A并用填充体系,降解速率最慢的是纯PLA。