聚L-乳酸基驻极体膜的制备及其性能研究

摘要

塑料驻极体材料的应用越来越广泛，在我们生活的周围用着各种各样的驻极体器件，如耳机、话筒、空气过滤器、医疗用驻极体塑料（膜）贴剂等。然而这些材料大部分为含氟类材料和聚烯烃类材料，均为生物难降解材料，使用后作为固体废弃物丢弃、填埋或焚烧都会给生态环境带来一定的污染，而且植入体内的驻极体材料的不可降解性不仅耗费大量人力和物力还带给病人二次手术的痛苦等。因此，本课题以具有生物可降解性的聚L-乳酸(PLLA)（薄膜）材料为研究对象，在现有高分子驻极体制备原理和方法的基础上，分别采用电晕和热极化相结合的方法，制备了聚L-乳酸（薄膜）驻极体材料，探讨了PLLA的结构、组成和驻极（极化）工艺条件等对其驻极性能的影响。主要研究内容如下:
　　 (1)以极性较强的有机改性蒙脱土(OMMT)与PLLA为基本原料，首先用聚合物熔混复合技术制备了PLLA/OMMT复合材料，然后用聚合物熔融挤出吹膜制备了PLLA/OMMT复合薄膜，进而分别通过电晕极化和热极化技术对所制备的薄膜材料进行充电（驻极），并用热刺激放电电流(TSD)法观察了PLLA基驻极体的放电行为。
　　 (2)研究了PLLA和PLLA/OMMT材料的热学行为和电学性能，结果显示:OMMT对PLLA的玻璃化转变温度(Tg)和熔融温度(Tm)影响较小（与纯PLLA相比，它们的变化小于±1℃）;而其结晶度则显著提高（如加入质量3％的OMMT时，原料PLLA的结晶度由7.34％增加到14.53％），与此同时，PLLA/OMMT复合材料的介电常数高于PLLA的，其介电损耗因数则低于PLLA的。表明含适量的OMMT有利于改善PLLA的驻极性能。
　　 (3)考察了OMMT、充电工艺条件及存放环境对驻极体性能的影响:在充电电压1kV～20kV的范围内，低压充电的样品较高压充电的样品的电荷储存稳定性好;在20℃～140℃的充电温度范围内，60℃和125℃下充电PLLA膜有较高的表面电位值，而PLLA/OMMT(1％、3％)复合膜则是在20-30℃和60℃下充电，具有保持较高的表面电位值的能力，且添加OMMT的驻极体复合膜的储存电荷能力强于纯PLLA的（如TSD图中复合材料的负电流峰温高于PLLA约15℃，其电流开始出现的温度同样比PLLA高20℃左右）;在干燥箱中存放的驻极体膜稳定后的表面电位值均高于大气中存放的驻极体膜的表面电位值。
　　 (4)对于PVDC/PLLA复合驻极体膜，部分样品充电两周后基本稳定的表面电位值仍能保留其初始值的81％左右（约1000v）。
　　 (5)初步抗菌实验表明，与未驻极的膜相比，所研制的PLLA驻极体膜有一定的抑菌作用。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 驻极体材料概述

1．2．1 驻极体材料的发展

1．2．2 驻极体材料的特点和应用

1．3 生物可降解驻极体材料的研究概况

1．3．1 聚乳酸材料简介

1．3．2 聚乳酸基驻极体的极化方法和工艺分析

1．3．3 聚乳酸的结构与组成对其作为驻极体薄膜材料的影响

1．3．4 蒙脱土的结构和性能

1．3．5 蒙脱土改善聚合物材料介电性能的研究

1．3．6 聚偏二氯乙烯与聚乳酸复合膜驻极性研究

1．4 驻极体的抗菌研究

1．5 本课题的研究意义和内容

1．5．1 本课题研究意义

1．5．2 本课题研究内容

2 实验部分

2．1 实验仪器及原料

2．1．1 实验仪器

2．1．2 实验原料

2．2 材料的制备

2．2．1 母料的制备

2．2．2 复合材料的制备

2．2．3 注塑成型

2．2．4 PLLA基薄膜的制备

2．3 差示扫描量热法DSC

2．4 高聚物的介电常数及介电损耗测定

2．4．1 高聚物的介电常数和介电损耗原理

2．4．2 材料介电常数和介电损耗的测定方法

2．5 PLLA基驻极体薄膜的制备

2．5．1 镀电极的蒸镀

2．5．2 PLLA基薄膜的极化

2．6 PLLA基驻极体膜的表面电位跟踪测量

2．6．1 表面电位计测量原理

2．6．2 PLLA基驻极体膜的表面电位测量方法

2．7 热刺激放电技术TSD

3 PLLA基驻极体的驻极性能研究

3．1 驻极体材料的电荷储存及衰减

3．2．1 电晕极化条件对PLLA基驻极性能的影响

3．2．2 热极化条件对PLLA驻极性能的影响

3．3 OMMT的加入对PLLA／OMMT复合材料驻极体性能的影响

3．3．1 OMMT对PLLA热学行为的影响

3．3．2 PLLA基驻极体样品介电性能分析

3．3．3 极化电压对PLLA基驻极性能的影响

3．3．4 极化温度对PLLA基驻极性能的影响

3．3．5 PLLA基驻极体样品热刺激放电行为(TSD)

3．4 存放环境对驻极体膜性能的影响

3．5 PVDC／PLLA复合膜驻极体的初步研究

3．5．1 PVDC材料的特点

3．5．2 实验材料与方法

3．5．3 结果与初步分析

3．6 本章小结

4 PLLA基驻极体膜的抗菌研究初步

4．1 前言

4．2 实验材料与方法

4．2．1 实验原料

4．2．2 实验方法

4．3 初步结果与分析

4．4 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果