不同改性剂改性聚乳酸对其制备纤维性能影响的探讨

摘要

随着石油资源日益减少和白色污染的加重，人们开始注重环境的保护以及可再生资源的研发，从而使得生物降解高分子材料被提上研究日程。生物降解材料因具有良好的降解性、无毒性、可再生及生物相容性而被应用于医疗、农业、食品包装及化妆品等行业，成为最有可能代替传统塑料制品的材料。
　　PLA以其良好的生物相容性、较好的降解性能以及巨大的产量而成为目前最具应用前景的生物降解性材料。但是市场上工业化生产的PLA多为半结晶性材料、分子量分布较宽、力学性能差、分子中含有大量氢键、流动性差，从而导致最终纺丝的得到的纤维性能较差。因此，迫切需要对已经工业化生产的PLA进行改性，降低其结晶度、增加其流动性，最终提升PLA纤维的使用性能。
　　本文首先通过双螺杆熔融挤出法，应用不同分子量PEG对PLA进行改性，接着把改性后的材料通过熔融纺丝得到纤维，通过对改性后的共混物进行熔融指数，对改性后的纤维进行差示扫描量热、拉伸性能以及低温脆断面的微观形态分析，研究了改性后纤维的流动性能、结晶性能、热性能以及力学性能，确定了最佳共混挤出和熔融纺丝工艺参数，经过分析得知分子量较低的改性剂改性效果较好。接着选择小分子量改性剂DOA、DIOP、TPP对PLA进行改性，并把改性后的共混物通过熔融纺丝得到纤维，对纤维进行后续测试，研究改性剂对于PLA流动性能、结晶性能、热性能以及力学性能的影响，得到以下结论:随着PEG含量的增加，材料的流动性和断裂伸长率增加、结晶度和断裂强度下降，当PEG含量超过8％后，力学性能大幅降低，当PEG200含量为8％纤维综合性能最好，熔融指数为58.3g/10min，断裂强度为2.03cN/dtex，断裂伸长率为77％，纤维玻璃化转变温度由纯PLA56.8℃下降到44.6℃，结晶度下降了11.81％; PEG200对于PLA纤维的改性效果优于PEG2000和PEG6000; TPP对于PLA纤维的改性效果优于DOA、DIOP; TPP含量为8％时，改性纤维熔融指数为44.8g/10min，断裂强度为2.05cN/dtex，断裂伸长率为74％，纤维玻璃化转变温度由纯PLA59.1℃下降到52.4℃，结晶度下降了12.7％，改性效果最好。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 生物可降解高分子材料

1．2．1 定义及分类

1．2．2 降解过程及降解机理

1．2．3 研究现状及应用

1．3 PLA概述

1．3．1 PLA国内外研究进展

1．3．2 PLA基本性质

1．3．3 PLA的应用

1．4 PLA的合成及改性

1．4．1 PLA的合成方法

1．4．2 PLA的增韧改性

1．4．3 PLA的增塑

1．5 PLA纤维及制备方法

1．5．1 PLA纤维简介

1．5．2 PLA纤维的制备方法

1．6 本课题的研究目的及主要内容

1．6．1 本课题的研究目的及意义

1．6．2 本课题的主要研究内容

第二章 聚乙二醇改性聚乳酸纤维的研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 主要原料

2．2．2 实验设备及测试仪器

2．2．3 实验过程

2．2．4 试样的分析与表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 PLA与PEG之间的相容性

2．3．2 共混挤出和熔融纺丝工艺的探讨

2．3．3 不同分子量PEG对PLA纤维性能的影响

2．3．4 PLA／PEG纤维的SEM分析

2．3．5 PLA／PEG纤维的DSC分析

2．3．6 PLA／PEG纤维的的红外表征

2．4 本章小结

第三章 酯类改性剂改性聚乳酸及其纤维的研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验药品与原料

3．2．2 实验设备及测试仪器

3．2．3 共混物的制备

3．2．4 熔体纺丝

3．2．5 试样的测试与表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 相容性表征

3．3．2 熔融纺丝温度的探讨

3．3．3 改性PLA材料的SEM分析

3．3．4 改性PLA纤维共混物的熔融指数

3．3．5 不同改性剂改性PLA纤维的力学性能

3．3．6 改性PLA纤维的DSC分析

3．4 本章小结

第四章 全文总结

参考文献

硕士生期间发表论文

致谢