PLA/MCC复合材料的结晶与发泡行为研究

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PLA是一种很好的可完全生物降解材料,具有较高的机械强度和力学性能,然而其脆性限制了它在很多领域的应用。通过发泡可以提高PLA的韧性,使其有更广泛的应用。另外,通过添加同样具有可生物降解性的MCC(微晶纤维素,Macrocrystalline cellulose)来改善PLA的发泡性能。本文利用压力CO2作为物理发泡剂,采用间歇式高压釜发泡法进行发泡实验,得到的主要结论如下:  (1)对于纯PLA来说,在一定的温度或压力条件下,随着饱和压力或饱和温度的增加,PLA的熔融峰会向高温方向移动,在一定的条件下会出现双熔融峰,继续升高温度或压力,双熔融峰消失,单熔融峰向低温方向移动。  (2)缓慢卸压过程中出现双熔融峰的样品,在相同条件下快速卸压后得到的泡孔结构要比其它条件下得到的泡孔结构好,这是因为高温熔融峰能够诱导泡孔异相成核并能提高聚合物强度,相对来说,泡孔密度大,泡孔尺寸更小,但泡孔的均匀性有待提高。  (3)PLA/MCC复合材料的结晶行为与纯 PLA的结晶行为相似,在一定的温度或压力范围内,随着饱和温度或压力的增加,MCC含量为3,5,10 wt.%的PLA/MCC复合材料的熔融峰也向高温方向移动,并呈现出双熔融峰,随后双熔融峰消失,单熔融峰向低温方向移动。MCC对结晶度有较明显的影响,在缓慢卸压的过程中,随着MCC含量的增加,结晶度也会增加,在快速卸压的过程中,随着MCC含量的增加,结晶度下降。  (4)MCC的加入对PLA/MCC复合材料的泡孔结构有很大的影响,相比于纯PLA来说,泡孔密度增加一个数量级,达到~108 cell/cm3,平均泡孔尺寸也减小很多,而且泡孔均匀性也有所提高,但并不是 MCC含量越多,泡孔效果越好,本文中,MCC含量为3%且在128℃,18MPa的条件下饱和1 h后得到的泡孔形貌较好,泡孔密度为8.23×108 cells/cm3,泡孔尺寸为17.6μm。
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