立体复合聚乳酸及其纳米复合物的制备与性能研究

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论文采用熔融以及熔融和固相缩聚相结合的方法制备了不同分子量(Mw,0.6~12.0×10~4)的左旋聚乳酸(PLLA)和右旋聚乳酸(PDLA),并将其进行溶液共混获得系列共混物(L/D1-L/D5)能够完全形成立体复合聚乳酸(sc-PLA)。用热失重分析(TGA)、差示扫描量热仪(DSC)和偏光显微镜(POM)等手段研究了共混物热稳定性、结晶动力学以及球晶结构与分子量的关系。论文还制备了不同SiO2含量的sc-PLA/SiO2,SiO2的加入方式包括粉体直接球磨分散和酸性硅溶胶原位分散两种。采用透射电子显微镜(TEM)、DSC、TGA、旋转流变仪等研究了分散性、结晶、热性能以及降解性能等。结果表明,不同分子量的PLLA和PDLA进行共混,均可以完全形成立体复合结构,并且其结晶速率随分子量的增加而明显增快,L/D5的热结晶温度(Tmc)约为180℃,比L/D1的Tmc高约60℃;并且与较低分子量共混物相比,较高分子量样品(L/D4和L/D5)的起始降解温度提高约40℃。在球磨分散法中,SiO2具有异相成核作用,提高了 sc-PLA的结晶度,当添加量为1wt%时,结晶度由30.1%增加到49.2%;复合物的热稳定性随着SiO2含量增加而逐渐改善,当添加量为5wt%时,起始分解温度提高50℃,但团聚现象明显。硅溶胶原位聚合法中,能够获得分散性更好的纳米复合体系,SiO2含量为1.0~1.5wt%的sc-PLA的热稳定性明显增强,起始热分解温度可提高约50℃。流变分析的结果显示,加入硅溶胶后,复合物储能模量在低频区出现“平台”,表明SiO2网络结构的存在,增强了聚合物的固体弹性。另外,SiO2能加速sc-PLA薄膜的生物降解速度,且加入量越大,加速作用越明显。
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