柔性聚乳酸薄膜共混技术中玻璃化转变温度的研究

摘要

本文以绿色可生物降解材料聚乳酸为基本材料，采用熔融共混技术，利用双螺杆挤出机将增塑剂、助剂与聚乳酸熔融共混，得到了一种既有一定柔韧性又具有较高玻璃化转变温度的聚乳酸材料，同时研究了增塑剂和助剂对共混物材料的玻璃化转变温度、断裂伸长率、结晶性和热分解性等的影响。本文的主要研究工作包括:
　　1、采用绿色安全的柠檬酸三丁酯(TBC)增塑改性聚乳酸材料，添加TBC后可以改善PLA的脆性。当TBC含量达到16％时，PLA材料由脆性转变为柔性材料，PLA材料的断裂伸长率由2.87％提高到209.38％，进一步添加TBC其断裂伸长率值增加的不是很明显，同时其拉伸强度由55.58MPa降低到了21.3MPa。DSC、热机械法分析表明，添加16％TBC后，其玻璃化转变温度有大幅的降低。PLA的结晶能力较差，且无明显的冷结晶行为，添加16％TBC后，在PLA/TBC的DSC曲线上出现了一个明显的冷结晶峰，说明TBC提高了PLA的冷结晶性。由TG的结果可以知道，添加TBC后促进了PLA材料的热降解行为，而且影响较为明显。
　　2、研究了环己烷1，2-二甲酸二异壬酯(DINCH)增塑改性聚乳酸体系的热稳定性、力学性能和玻璃化转变温度。添加DINCH后也可以改善聚乳酸的脆性，但是DINCH与PLA的相容性不好，需要添加其他助剂来促进两者的相容性。实验研究表明具有层状结构的纳米蒙脱土DK-2，加入后能促进PLA与DINCH的相容性。当DK-2含量为2phr，DINCH含量为16％时，PLA材料脆性得到明显改善，其断裂伸长率由2.5％提高到248.43％，玻璃化转变温度为39.7℃。TG分析表明，添加DINCH会促进聚乳酸材料发生热降解行为。DSC分析表明添加DINCH后，PLA材料由脆性转变为韧性材料，其玻璃化转变温度仍保持较高，DINCH能促进PLA的冷结晶行为，添加DINCH后聚乳酸的冷结晶能力大幅提高。
　　3、单独使用TBC或DINCH来增塑聚乳酸都没有达到预期的效果，将TBC和DINCH两种增塑剂混合，结合两种增塑剂的优点，从而达到更好的改善聚乳酸性能的目的。FESEM照片表明，当DK-2含量达到2phr后，随着含量的继续增加，DK-2在聚乳酸基体中的分散越来越困难，就其分散情况来说，2phr的使用量为最佳。力学性能测试以及DSC测试结果表明，DK-2的用量为2phr时，采用10％DINCH、6％TBC的配比与聚乳酸熔融共混后聚乳酸由脆性材料变为韧性材料，断裂伸长率达到150％，玻璃化转变温度也有48.7℃。采用TBC和DINCH共同增塑，调节两者的比例，可以得到一种既有一定断裂伸长率，同时Tg也比较高的聚乳酸材料，保持较高的Tg可以拓展聚乳酸材料的使用范围。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究进展

1．3 本文主要研究内容

第二章 柠檬酸酯增塑聚乳酸性能研究

2．1 实验方法

2．2 实验部分

2．2．1 实验原材料及设备

2．2．2 实验步骤

2．2．3 性能测试

2．3 实验结果与讨论

2．3．1 力学性能

2．3．2 热失重(TG)分析

2．3．3 DSC分析

2．3．4 热机械(温度-变形)分析

2．4 本章小结

第三章 非邻苯类增塑聚乳酸性能研究

3．1 实验方法

3．2 实验部分

3．2．1 实验原材料及设备

3．2．2 实验步骤

3．2．3 性能测试

3．3 实验结果与讨论

3．3．1 力学性能

3．3．2 热失重(TG)分析

3．3．3 DSC分析

3．4 本章小结

第四章 混合增塑剂增塑聚乳酸性能研究

4．1 实验方法

4．2 实验部分

4．2．1 实验原材料及设备

4．2．2 实验步骤

4．2．3 性能测试

4．3 实验结果与讨论

4．3．1 力学性能

4．3．2 DSC分析

4．3．3 FESEM分析

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 主要研究工作

5．2 主要创新点

5．3 展望

致谢

参考文献