聚乳酸基纳米复合材料的制备与性能研究

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聚乳酸(PLA)是一种具备优良生物相容性和生物降解性的热塑性聚合物。由于其生物降解,环境友好,对人体无害的特点,吸引了越来越多的关注,特别是在生物医药领域。然而,P1.A韧性较低、结晶速率和降解速率缓慢都限制了它的发展和应用。填充改性是改进这些缺点,提高聚乳酸的综合性能,拓展其应用范围的卓而有效的方法。其中,将聚乳酸与碳纳米管(CNT)、氧化石墨烯(GO)复合,则是该领域出现的新的研究的重点领域。  本文采用溶液超声法,分别选用单壁碳纳米管(SWCNTs)和氧化石墨烯(GO)作为填料,制备纳米复合材料,对其进行改性研究。采用扫描电镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、 X射线衍射(XRD)和水解实验分别研究了填料的百分含量及结晶温度、升温速率的变化对其在PLA基体中的分散以及PLA的结晶行为和水解行为的影响,并利用结晶的动力学模型对聚乳酸基纳米复合材料的结晶行为进行了分析研究。  研究结果表明,填料具有明显的异相成核作用,能够促进PLA基体中晶核的生成;加入0. lwt%的填料就可促进PLA的结晶,当填料含量小于0.5wt%时,填料起到异相成核的作用,促进PLA的结晶,提高结晶速率和结晶度;当填料含量大于0.5wt%时,填料在基体中形成一个网络结构,阻碍PLA链段的运动,从而阻碍PLA球晶的生长;在结晶温度为110℃时,纳米复合材料的等温结晶速率最快;随着升温速率的提高,填料对PLA非等温结晶的促进作用更明显;填料的加入没有改变PLA的晶体结构,但晶面间距增大,PLA结晶度下降;结晶度和填料的存在都会明显提高PLA及其纳米复合材料的水解速率。
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