聚乳酸/聚己二酸对苯二甲酸丁二酯复合生物材料制备及相关性能研究

摘要

聚乳酸（PLA）作为可再生可降解的环境友好型新材料，具有极大的环境和经济价值，对主流塑料行业的冲击力巨大，正备受关注。在开发应用过程中，聚乳酸脆性大、价格偏高，熔体强度低，成为限制其发展的主要障碍。本文首先选用既有较好的延展性和柔韧性又有较好的耐热性的可生物降解材料聚己二酸对苯二甲酸丁二酯（PBAT）作为增韧剂，以过氧化二异丙苯（DCP）作为增容剂原位增容PLA与PBAT，进一步提高材料的韧性。然后以铝锆复合偶联剂改性处理的玉米淀粉为填料对 PLA/PBAT基体进行填充改性，考察玉米淀粉添加量对PLA/PBAT复合体系性能影响。最后重点探究DCP对PLA/PBAT/玉米淀粉复合材料相关性能的影响。
　　结果表明，PBAT以球状分散在PLA连续相中，两相部分相容，添加DCP后，PBAT相区尺寸减小，分散均匀，与PLA相容性提高；PLA/PBAT复合材料剪切变稀特性增加，各项力学性能得到改善，DCP添加量为0.4wt％时试样缺口冲击强度由4.9KJ/m2提高至8.0KJ/m2，提高了63%；体系熔体粘度升高，链段活动性变差，结晶度下降，PLA球晶尺寸减小，球晶数目先增大后减小，添加0.4wt%DCP时球晶数目最大尺寸最小，PLA/PBAT复合材料热稳定性最佳。
　　对于 PLA/PBAT/玉米淀粉复合体系，经铝锆复合偶联剂处理玉米淀粉后，玉米淀粉分散性提高，与 PLA/PBAT基体相容性变好，材料韧性得到改善；随着玉米淀粉添加量增加，复合材料各项力学性能损失增加，耐热剪切性降低，在降低成本的同时为保证材料强度，玉米淀粉填充量为20wt%较为合适；玉米淀粉可以促进PLA结晶，提高结晶度；填充玉米淀粉后复合材料T2%、T10%明显降低，热失重速率曲线由Tmax-PLA单峰特征转变为Tmax-玉米淀粉和Tmax-PLA双峰特征；此外，热处理可显著提高PLA/PBAT/玉米淀粉复合材料的维卡软化点，在100℃热处理10min，复合材料Tw由未退火时的56℃升至81℃，材料耐热性改善很大，但晶型未变。
　　添加DCP可提高PLA/PBAT/玉米淀粉复合材料力学性能，添加量为0.4wt%时，复合材料缺口冲击强度和断裂伸长率有最大值；复合材料储能模量（G′）和复数黏度（η*）以及转矩分析中出现的交联峰峰强、平衡温度、平衡转矩均随着DCP添加量的增加而逐渐增大，而MFR逐渐减小，熔体强度增加，冷结晶温度向高温移动，结晶度降低。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 聚乳酸的结构、性质与性能

1.3 聚乳酸的改性

1.4 聚乳酸的填充

1.5 本课题研究意义与主要内容

第2章 DCP对PLA/PBAT复合体系的原位增容作用

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第3章 玉米淀粉对PLA/PBAT复合材料性能影响

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第4章 DCP对PLA/PBAT/玉米淀粉复合材料性能影响

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第5章 总结与展望

参考文献

致谢