PLLA/PDLA电纺纤维结晶行为研究

摘要

聚乳酸立体复合物(PLA SC)的熔点高达230℃，能够有效的提高聚乳酸（PLA）材料的耐热性，特殊的结晶结构使其拥有优异的机械性能、耐水解性和耐溶剂性。众多学者通过改变分子链结构、共混比例以及结晶条件等主要影响因素达到调控聚乳酸立体复合物结晶（SC）目的。这些研究中制备PLA SC的方法多为溶液共混以及熔融共混法，PLLA/PDLA共混物中PLLA与PDLA为分子级别的混合，而这两种分子之间的距离增加后，PLLA/PDLA共混体系结晶行为的变化尚无人探究。本文以简单易操作的物理加工技术——静电纺丝法为载体，通过调控纺丝方法得到PLLA和PDLA分子距离不同的PLLA/PDLA电纺纤维样品。利用差示扫描量热仪（DSC）、广角X-射线衍射（WAXD）对PLLA/PDLA不对称共混物薄膜（DL），以及通过单针头纺丝、并列纺丝和多针头纺丝制备的PLLA/PDLA不对称电纺纤维样品(分别为DL-A、DL-B、DL-C)的结晶行为进行了系统研究，讨论了静电纺丝法以及分子距离改变对PLLA/PDLA共混体系结晶行为的影响，同时讨论了SC分布对单独结晶（HC）结晶行为的影响，结果表明：　　（1）PLLA/PDLA共混电纺纤维具有不同于PLLA/PDLA共混物薄膜的结晶行为。电纺纤维具有更加明显的玻璃化转变以及冷结晶峰，在电纺纤维中PLLA与PDLA分子链的排列更为有序，对SC结晶的形成有利，所以各比例电纺纤维样品的ΔHSC较对应的共混物薄膜样品均有明显增加，且当PLLA和PDLA质量比为40/60和50/50时，电纺纤维中只形成SC。单独结晶的受限作用也因为纤维的纳米尺寸效应以及立体复合物晶体的限制作用更为明显。　　（2）通过不同纺丝方法得到的三组PLLA/PDLA电纺纤维中，PLLA与PDLA分子距离遵循DL-ADL-B>DL-C的顺序，每组样品中各样品的ΔHSC均随着PDLA含量的增加逐渐增加，ΔHHC则相应减小。DL-A中，PDLA含量较低时，先形成HC，然后再形成SC，PDLA含量增加时先形成SC，再形成HC或直接无HC形成；DL-B中，HC约在100℃左右形成，SC则在140℃左右形成，HC及SC的形成温度与共混物组成无关，在HC熔融过程中或熔融后，SC含量增加；DL-C中，单根纤维中先形成HC，SC在HC熔融过程中或熔融后形成。　　（3）因纺丝方式不同导致PLLA与PDLA分子的距离有所不同，除了影响SC的含量也会进一步影响SC的分布。PLLA/PDLA共混体系中HC的结晶速率同时受SC的含量和分布影响。DL-A中，SC会形成物理交联的网状结构从而限制HC的形成速率，SC含量越高，HC结晶越慢；DL-B中，仅在PLLA与PDLA溶液接触面位置形成SC，其物理交联网络也仅在该界面处形成。与DL-A相比，对于界面两侧的对映异构体的分子链或分子链段限制并不明显，随SC含量的增加，HC结晶速率略有减小；DL-C中，SC优先在PLLA和PDLA纤维交错处形成，呈星状分布，SC晶体间距离较远不会形成物理交联，且分布较广，可以有效地作为异相成核剂促进HC形成，随SC含量的增加，HC结晶速率增加。三组PLLA/PDLA电纺纤维相同比例样品中HC的结晶速率在有SC存在时，HC的结晶速率遵循DL-A

目录

声明

第一章 绪论

1.1引言

1.2聚乳酸简介

1.2.1聚乳酸的合成与化学结构

1.2.2聚乳酸的结晶结构

1.2.3 聚乳酸的性能

1.3聚乳酸立体复合物

1.3.1聚乳酸立体复合物结晶形成和结晶结构

1.3.2形成聚乳酸立体复合结晶的方法

1.4聚乳酸电纺纤维

1.4.1静电纺丝技术

1.4.2 静电纺丝过程对聚合物结晶结构的影响

1.4.3聚乳酸立体复合纤维的结晶性研究

1.5本论文研究背景与内容

第二章 PLLA/PDLA共混电纺纤维的制备与结晶行为研究

2.1前言

2.2实验部分

2.2.1实验原料与试剂

2.2.2 PLLA/PDLA共混物薄膜的制备

2.2.3 PLLA/PDLA共混电纺纤维的制备

2.2.4 仪器与表征

2.3结果与讨论

2.3.1 PLLA/PDLA共混电纺纤维的形貌观察

2.3.2 PLLA/PDLA共混电纺纤维晶体结构演变

2.3.3 PLLA/PDLA共混电纺纤维结晶行为研究

2.3.4 PLLA/PDLA共混电纺纤维中SC存在对HC结晶行为影响

2.4本章小结

第三章 PLLA和PDLA分子距离对PLLA/PDLA电纺纤维结晶行为的影响

3.1前言

3.2实验部分

3.2.1 实验原料与试剂

3.2.2 三种PLLA/PDLA不对称电纺纤维的制备

3.2.3 仪器与表征

3.3结果与讨论

3.3.1三种PLLA/PDLA电纺纤维的形貌观察

3.3.2 三种PLLA/PDLA电纺纤维的晶体结构观测

3.3.3 三种PLLA/PDLA电纺纤维的结晶行为研究

3.3.4 SC的分布对HC结晶行为的影响

3.4本章小结

第四章 全文总结

参考文献

致谢

在读期间公开发表论文及科研情况