PLLA/TPEE共混物及其纳米复合材料的制备及性能研究

摘要

本文首先通过双螺杆熔融挤出技术，研究了热塑性聚醚酯弹性体(TPEE)接枝马来酸酐（MAH）的熔融反应规律。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)的表征，说明MAH接枝到TPEE大分子链上，并采用酸碱滴定法测定了TPEE-g-MAH的接枝率，研究了配方和挤出工艺条件对TPEE-分MAH接枝率和熔体流动速率的影响，从而得出制备TPEE-g-MAH产物比较适宜的配方和工艺条件为:DCP用量为0.35％，MAH用量为2％、挤出温度为190℃，螺杆转速为100r/min。
　　然后通过双螺杆熔融挤出技术将PLLA和TPEE-g-MAH进行共混挤出制得PLLA/TPEE-g-MAH复合材料，并采用万能材料试验机、冲击试验机、热失重分析仪(TGA)、差示扫描量热计(DSC)、动态力学分析仪(DMA)、偏光显微镜(POM)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、应力控制型流变仪研究了复合材料的力学性能、热性能、结晶行为、结晶形貌、断面形貌及流变性能。结果表明:随着TPEE-g-MAH含量的增大，复合材料的强度和模量逐渐下降，断裂伸长率和缺口冲击强度先增大后减小;复合材料的热稳定性有所降低;复合材料的玻璃化转变温度有所降低，其韧性有所提高，且结晶速率和结晶度均有所减小;POM测试表明PLLA/TPEE-g-MAH共混材料物仍呈现出典型的球晶形貌，且共混物的球晶尺寸相对PLLA有所增大，其球晶生长速率随温度的增大而逐渐增大;复合材料的冲击断面SEM照片显示随着TPEE-g-MAH含量逐渐增大，相界面开始变得模糊，加强了界面间的作用;PLLA/TPEE-g-MAH复合材料属于假塑性流体，TPEE-g-MAH的加入降低了复合材料的熔体粘度，使PLLA/TPEE-g-MAH体系的加工性能得到了改善。
　　接着采用DSC研究了PLLA/TPEE-g-MAH复合材料的等温结晶动力学，结果表明复合材料的结晶基本符合等温结晶动力学Avrami方程，TPEE-g-MAH的加入减缓了PLLA分子链的结晶进程，降低了其结晶速率，且结晶速率随着结晶温度的降低而加快。
　　采用nano-Al2O3和PLLA/TPEE-g-MAH共混制备出PLLA/TPEE-g-MAH/nano-Al2O3三元复合材料，并研究了不同nano-Al2O3添加量对其力学性能、热性能及结晶行为的影响。结果表明:加入nano-Al2O3的三元复合材料的热稳定性却有所降低，这与nano-Al2O3的团聚有关;少量nano-Al2O3的加入有利于提高复合材料的结晶程度;复合材料的强度及模量均随着nano-Al2O3含量的增加大体上呈下降趋势;断裂伸长率在nano-Al2O3含量为2％时达到最大143.51％，冲击强度在nano-Al2O3含量为4％时达到最大6.27KJ/m2。综合以上，当nano-Al2O3含量为1％时，三元复合材料具有良好的综合力学性能。

目录

声明

摘要

主要符号表

第一章 研究背景

1．1 前言

1．2 生物降解高分子材料

1．2．1 生物降解高分子材料的定义

1．2．2 生物降解高分子材料的分类

1．2．3 生物降解高分子材料的应用

1．3 聚乳酸

1．3．1 聚乳酸的结构与性能特点

1．3．2 聚乳酸的应用

1．3．3 聚乳酸的改性

1．4 热塑性聚醚酯弹性体(TPEE)

1．4．1 TPEE的结构

1．4．2 TPEE的性能

1．4．3 TPEE共混改性研究进展

1．5 课题研究目的、意义及内容

第二章 TPEE-g-MAH的制备及表征

2．1 实验部分

2．1．1 实验原料

2．1．2 TPEE-g-MAH的制备

2．1．3 TPEE-g-MAH样品接枝率的测定

2．1．4 TPEE-g-MAH的性能测试及表征

2．2 结果与分析

2．2．1 接枝产物的红外分析(FTIR)

2．2．2 反应挤出工艺研究

2．3 本章小结

第三章 PLLA／TPEE-g-MAH的制备及性能研究

3．1 实验部分

3．1．1 实验原料及设备

3．1．2 TPEE-g-MAH的制备

3．1．3 TPEE-g-MAH接枝率的测定

3．1．4 PLLA／TPEE-g-MAH共混物的制备

3．1．5 PLLA／TPEE-g-MAH共混物的性能测试

3．2 结果与分析

3．2．1 PLLA／TPEE-g-MAH共混物的力学性能

3．2．2 PLLA／TPEE-g-MAH共混物的热性能

3．2．3 PLLA／TPEE-g-MAH共混物的动态力学性能

3．2．4 PLLA／TPEE-g-MAH共混物的冲击断面形貌

3．2．5 PLLA／TPEE-g-MAH共混物的球晶形貌及球晶生长速率

3．2．6 PLLA／TPEE-g-MAH共混物的流变性能

3．3 本章小结

第四章 PLLA／TPEE-g-MAH的等温结晶动力学

4．1 实验部分

4．1．1 实验原料

4．1．2 TPEE-g-MAH的制备

4．1．3 TPEE-g-MAH接枝率的测定

4．1．4 PLLA／TPEE-g-MAH共混物的制备

4．1．5 PLLA／TPEE-g-MAH的等温结晶性能测试

4．2 结果与分析

4．2．1 结晶温度和TPEE-g-MAH对PLLA等温结晶DSC曲线的影响

4．2．2 不同温度对共混材料相对结晶度的影响

4．2．3 Avrami方程研究等温结晶动力学

4．3 本章小结

第五章 PLLA／TPEE-g-MAH／nano-Al2O3复合材料的制备及性能研究

5．1 实验部分

5．1．1 实验原料

5．1．2 TPEE-g-MAH的制备

5．1．3 TPEE-g-MAH接枝率的测定

5．1．4 PLLA／TPEE-g-MAH／nano-Al2O3共混物的制备

5．1．5 PLLA／TPEE-g-MAH／nano-Al2O3共混物的性能测试

5．2 结果与分析

5．2．1 PLLA／TPEE-g-MAH／nano-Al2O3共混物的热性能

5．2．2 PLLA／TPEE-g-MAH／nano-Al2O3共混物的力学性能

5．3 本章小结

结论

参考文献

致谢

个人简历及论文发表情况