熔体热历史及挤出条件对聚乳酸结晶的影响

摘要

高分子材料的结晶形态和结构对材料性能有重要的影响,而结晶形态和结构则取决于材料的加工成型条件,因此通过控制加工成型条件可以实现对材料性能的调控。聚乳酸（PLA）结晶速率比较慢，决定了其在加工成型过程中更容易实现对结晶形态结构的调控以及对结晶度的控制，便于进行原位表征，因此本文选用PLA材料作为研究对象，主要研究了熔体热历史、挤出条件和结晶条件（剪切应力、挤出温度、等温结晶温度）对左旋聚乳酸（PLLA）结晶形态结构的影响，主要工作如下：
　　1.研究了熔体热历史对 PLLA结晶的影响。将 PLLA直接加热至名义熔点与平衡熔点之间的近熔点温度，可得到近熔点熔体，将空白熔体（熔体温度高于平衡熔点）降温至一定的过冷温度，则得到过冷态熔体。在相同的挤出条件和结晶条件下，制备近熔点和过冷态挤出样品。结果表明：熔体热历史对挤出样品结晶形态结构有很大影响。过冷态挤出样品内只存在少量在挤出后降温过程中生成的点状晶核诱导形成的球晶；近熔点挤出样品内则出现了大量柱状晶，这是挤出前熔体内存在的有序结构在剪切应力作用下沿流动方向取向形成的。
　　2.研究了近熔点挤出条件对 PLLA结晶的影响。结果表明：（1）随着剪切应力增大，柱状晶数量逐渐增多，球晶尺寸逐渐减小、成核密度逐渐增大。（2）随着挤出温度升高，柱状晶数量逐渐减少；结晶度逐渐减小。（3）等温结晶温度较低时，样品内存在无定形区域，随着结晶温度升高，柱状晶数量及无定形区域逐渐减少，伴随着取向结构在结晶过程中的松弛；球晶尺寸逐渐增大；结晶度逐渐增大。
　　3.研究了过冷态挤出条件对 PLLA结晶的影响。结果表明：（1）随着剪切应力增大，皮层外缘柱状晶成核密度逐渐增大。（2）随着挤出温度升高，样品内无定形区域逐渐增多；取向结构逐渐减少，皮层外缘柱状晶成核密度逐渐降低；结晶度逐渐减小。（3）随着结晶温度升高，线状晶核数量逐渐减少，皮层外缘柱状晶成核密度逐渐降低，同时芯层球晶尺寸增大；结晶度逐渐增大。

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1 绪论

1.1 聚乳酸（PLA）概述

1.2 聚乳酸的结晶形态结构及特点

1.3 聚合物部分熔融结晶

1.4 聚合物流动诱导结晶

1.5 本文研究的内容和意义

2 挤出装置与表征方法

2.1 实验原料与挤出装置

2.2 结晶形态结构表征

3 熔体热历史对PLLA挤出样品结晶形态结构的影响

3.1 实验方法

3.2 结果与讨论

3.3 本章小结

4 近熔点挤出PLLA的结晶形态结构

4.1 实验方法

4.2 结果与讨论

4.3 本章小结

5 过冷态挤出PLLA的结晶形态结构

5.1 实验方法

5.2 结果与讨论

5.3 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

附录

致谢