PLA生物复合材料冲击强度和结晶度难题的解决成核剂和成型温度的影响

摘要

聚乳酸（PIA）是一种被广泛研究的可再生生物聚合物，然而由于其本身某些特性的限制目前还没有获得广泛的工业应用。通过此次研究，改进的PIJA生物复合材料在冲击强度和热变形温度（HDT）方面均有提高。这种生物复合材料由PLA、聚（醚-b-酰胺）弹性体共聚物和乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯和芒草纤维制备成超韧三元共混物得到。还研究了不同工艺参数和成核剂添加量对这种材料的影响。通过优化注射过程中的成型温度和循环时间控制结晶度。在110℃的成型温度下，加入1wt％的芳族磺酸酯衍生物（Lak-301）作为成核剂，PLA生物复合材料的半结晶时间明显减少，为1．3min，结晶度为42％。与纯的PLA相比，该生物复合材料的机械性能和热性能增加了4倍，HDT从55℃增加到了85℃。使用差示扫描量热法详细研究了它的结晶行为，还使用广角XRD和偏光显微镜进行验证。成核剂的存在并没有改变聚乳酸的晶体结构；然而它的球晶尺寸、结晶速度和结晶度发生了明显的变化。通过扫描电子显微镜观察了PLA生物复合材料中成核剂的断口形貌和分布情况。