论文部分内容阅读
聚乳酸(PLA)由于其原料的植物来源性,且机械性能良好,具有较高的拉伸强度、压缩模量,同时具有很好的透明性,可全生物降解,降解最终产物为H2O和CO2。因此,有着广泛的应用前景,特别是在薄膜等包装材料领域。但是PLA韧性差,该缺陷限制了其在薄膜领域中的使用。目前针对增韧改性PLA的方法很多,这些方法虽然在一定程度上可以提高PLA的韧性,但对其其他性能如透明性也带来了极大的破坏。因此,本文首先对合成一种PLA增韧改性剂进行研究,继而将这种改性剂与PLA物理共混对增韧改性效果进行研究。论文分为三部分,第一部分通过分子设计,以甘油和丁二酸酐为原料,采用直接熔融缩聚法合成了一种支链状的可生物降解共聚物聚丁二酸甘油酯(PGD),利用核磁和红外谱图对其结构进行了表征,探讨了反应时间、反应温度对PGD的支化度、凝胶含量和羧基反应程度的影响。研究发现:随着反应时间的延长和反应温度的提高,PGD的支化度、凝胶含量和羧基反应程度都不断提高。第二部分研究了将不同类型的PGD与PLA进行共混增韧改性PLA。考察了不同类型的PGD含量和支化度大小对PLA/PGD共混物拉伸性能和无缺口冲击强度的影响规律。研究发现:PGD可显著的提高PLA的韧性,在含量为0wt%、3wt%、5wt%、10wt%的范围内,发现含量在5wt%时共混物就可以表现出很好的断裂伸长率,由纯PLA的3.2%迅速提高到234.2%,为纯PLA的72.2倍;材料的断裂行为也由原来的脆性断裂转变成韧性断裂,出现了明显的细颈现象和应力发白现象。改性后的材料的拉伸强度虽然有所下降,但仍大于30MPa,并且无缺口冲击强度也得到了显著的提高,最大值由纯PLA的18.8KJ/m2提高到了53.8KJ/m2,提高了186.2%。DSC分析发现,共混物的玻璃化转变温度Tg和结晶度Xc有所下降。同时通过扫描电镜对冲击断面研究发现,纯PLA断面平整、光滑,而共混物的断面较粗糙;改性剂PGD与PLA基体形成海-岛结构,PGD以1-4μm的粒径均匀分散在PLA基体中。第三部分是为以后工业生产提供指导意义,对等摩尔比的甘油和丁二酸反应动力学进行了研究。研究表明,该体系在无外加酸作催化剂的条件下为2.5级反应,并且实验中在190℃和200℃下测得的临界凝胶点分别为86.21%和86.96%,与理论值86.6%比较接近。