几种成核剂与反成核剂对聚乳酸结晶行为的影响

摘要

聚乳酸(PLA)是源于可再生资源的生物可降解聚酯，在生物医用以及日用塑料领域正在得到越来越广泛的应用。不同的应用对PLA结晶速率的要求是不一样的。注塑成型制品要求PLA的结晶速率高;而对于吹塑成型制品，则要求PLA的结晶速率低。通过添加成核剂与反成核剂可以调节PLA的结晶行为拓展PLA的应用范围。本论文研究了多酰胺（文中记为TMC）和苯基磷酸锌(文中记为PPZn)作为成核剂，以及醋酸丁酸纤维素酯(CAB)作为反成核剂对PLA结晶行为的影响。主要结果如下:
　　(1)利用原位傅里叶红外光谱(FTIR)技术研究TMC和PPZn诱导PLA等温结晶过程中PLA的构象演化，尤其是结晶初期的分子链构象演化。研究发现:TMC和PPZn都是PLA有效的成核剂，并且TMC的成核效果要好于PPZn。对于纯PLA来说，在等温结晶过程中，—CH3链间相互作用的发生要早于在—(COC+CH3)的链间相互作用和链内的相互作用，—CH3链间相互作用促进了PLA构象的有序排列。然而在PLA/TMC体系中，PLA分子链的构象排序则源于—CH3和—(COC+CH3)的链间相互作用;在PLA/PPZn体系中，—CH3链间相互作用和分子链内作用103螺旋构象的形成要先于—(COC+CH3)的链间相互作用，正是以上过程的发生大大缩短了PLA的结晶诱导期。PLA/TMC和PLA/PPZn体系中的分子链构象峰变化顺序的不同，可以用表面诱导构象有序理论解释，最后还讨论了成核剂形态对PLA结晶速率的影响。
　　(2)利用差示扫描量热法(DSC)和偏光显微镜(POM)研究了CAB对PLA结晶行为的影响。即使CAB的添加量低至0.5wt％时，PLA的冷结晶和熔融结晶过程也明显受到抑制。采用Avrami方程分析PLA/CAB共混物的等温结晶动力学，发现PLA/CAB共混物的Avrami指数没有发生明显变化，表明PLA的成核机理几乎没有改变。PLA的半结晶时间随着CAB含量的增大而显著增加。POM结果发现，CAB的加入明显减少了PLA的成核点但是对聚乳酸晶体生长速率几乎没有影响，以上结果均表明CAB是PLA的有效反成核剂。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 聚乳酸的简介

1．2．1 聚乳酸概述

1．2．2 聚乳酸的链结构

1．2．3 聚乳酸的晶体结构

1．3 聚乳酸结构与性能之间的关系

1．3．1 玻璃化转变温度(Tg)

1．3．2 熔融温度和平衡熔点

1．3．3 可达到的最大结晶度

1．4 成核剂对聚乳酸结晶的影响

1．4．1 聚乳酸结晶的理论基础

1．4．2 聚乳酸成核剂的选取原则和种类

1．5 聚乳酸成核结晶作用机理

1．5．1 异相成核结晶机理

1．5．2 附生结晶机理

1．6 苯基磷酸锌、多酰胺和纤维素酯概述

1．6．1 苯基磷酸锌

1．6．2 多酰胺

1．6．3 纤维素酯

1．7 选题依据及研究内容

1．7．1 选题依据

1．7．2 研究内容

2 原位FTIR研究PPZn和TMC对聚乳酸结晶行为的影响

2．1 实验部分

2．1．1 实验原料

2．1．2 实验仪器

2．1．3 样品的制备

2．1．4 实验表征

2．2 结果与讨论

2．2．1 成核剂对聚乳酸非等温结晶行为的影响

2．2．2 原位FTIR研究PPZn和TMC对聚乳酸等温熔融结晶行为的影响

2．3 小结

3 CAB对聚乳酸结晶行为的影响

3．1 实验部分

3．1．1 实验原料

3．1．2 实验仪器

3．1．3 样品制备

3．1．4 实验表征

3．2 结果与讨论

3．2．1 PLA／CAB共混物非等温熔融结晶行为

3．2．2 PLA／CAB共混物等温熔融结晶动力学

3．2．3 PLA／CAB共混物非等温冷结晶行为

3．2．4 PLA／CAB共混物等温冷结晶动力学

3．2．5 PLA／CAB共混物的球晶形貌和晶体生长速率

3．3 小结

4 总结与展望

4．1 总结

4．2 展望

参考文献

个人简历及研究生期间发表的论文

致谢