论文部分内容阅读
聚乳酸(PLA)因其具有良好的生物相容性、无毒、无刺激和可完全生物降解等优点被认为是最有前途的可再生高分子材料之一,然而性脆和抗冲击性能较弱的缺点严重制约了它在相关材料领域的广泛应用,因此提高其抗冲击性能是目前工业迫切需要解决的问题。核壳型聚丙烯酸酯类抗冲击改性剂(ACR)已被广泛应用于聚氯乙烯(PVC)的抗冲击性能的改性,并取得了优良的改性效果。然而,通过ACR改性剂提高PLA材料的抗冲击性能目前为止研究较少。本论文通过采用半连续分步种子乳液聚合法,制备了一系列的不同结构的ACR改性剂,将其与PLA进行熔融共混,系统地研究了各种ACR改性剂对PLA的抗冲击性能的影响。本研究首先采用半连续分步种子乳液聚合法制备了一系列的不同结构的ACR改性剂。研究了聚合过程中乳化剂及引发剂用量对ACR乳液的影响,利用动态光散射(DLS),透射电镜(TEM),扫描电镜(SEM),差示扫描量热仪(DSC)和动态力学分析(DMA)等表征手段对乳液粒子的粒径和形貌结构等进行了分析。结果表明在一定范围内,随着乳化剂用量的增加乳胶微粒的粒径变小,乳液稳定性也相应提高,同时若增加引发剂的用量会导致反应速率的加快。最终实验确定乳化剂和引发剂的最优用量分别为1.0wt%、4wt%。TEM、SEM、DMA和DSC等测试结果显示乳胶微粒为规则的、均一分布的核壳微球。研究中利用“粒子设计”原理制备了一系列不同单体配比、不同交联剂及不同种子用量的聚丙烯酸酯微球用于后续的PLA改性。将ACR固体与PLA熔融共混,利用DMA、SEM、TEM、摆锤式冲击仪和万能拉力机等测试仪器对PLA/ACR共混物的热性能、相结构以及力学性能进行系统研究。结果表明ACR微球与PLA部分相容,在PLA中均匀分散并保持原有的圆球形状。PLA/ACR共混物的抗冲击强度在一定范围内随着ACR添加量的增加而增加,随着ACR核层交联剂添加量的增加先增加后减小。当ACR添加量为10wt%,核壳比为7/3,核层交联剂TMPTMA含量为4wt%,ACR核层单体配比为MMA/BA=10/90,壳层单体配比为MMA/BA=90/10时,PLA/ACR共混物抗冲击效果最佳,此时共混物的缺口冲击强度可达4.3kJ/m2,为纯PLA(1.5KJ/m2)的3.0倍左右。此外,热重分析(TG)测试结果显示10wt%ACR添加量对PLA的热稳定性几乎没有影响。