论文部分内容阅读
近几年，生物质/可降解聚合物的发展受到越来越多的关注，在这些聚合物中，只有少部分聚合物（如:聚乳酸（PLA）、聚羟基脂肪酸（PHA）、聚糖类和蛋白质等）是生物基可降解聚合物。聚乳酸，作为一种具有生物可降解性的塑料，由于它具有很高的模量、拉伸强度和商业用途，使得PLA受到了人们很高的关注。但是因为PLA比较脆，它的发展和应用领域均受到了很大的的阻碍。关于对聚乳酸改性的文献报道有很多，但是用植物油基聚氨酯改性聚乳酸的报道鲜有耳闻。蓖麻油基聚氨酯（PUR）是以蓖麻油（CO）、二异氰酸酯MDI、1,4-丁二醇BD合成出来的具有生物可降解性的脂肪族聚氨酯，它具有很高的弹性性能。本文采用熔融共混法制备了聚乳酸/蓖麻油基聚氨酯共混材料（PLA/PUR）、聚乳酸/环氧化蓖麻油基聚氨酯共混材料（PLA/E-PUR），采用动态力学热机械分析（DMA）、电子显微镜（SEM）、旋转流变仪、偏光显微镜（POM）和差示扫描量热仪（DSC）等对共混物的（动态）力学性能、流变性能、形貌结构和结晶等方面进行了研究。具体研究结果如下: PLA/PUR共混材料力学性能的研究结果显示，与纯PLA相比，共混物的断裂伸长率得到了很大的提高。当相容剂TBT组分含量为0.5％时，共混物材料的断裂伸长率（elongation at break）达到了最大值161.46%，同时冲击强度（impact strength）提高了一倍多。共混材料的SEM结果显示，TBT（钛酸酯）的加入，能够很好地改善PLA/PUR共混材料的相容性。DMA分析显示，TBT的加入使得PLA和PUR的两个玻璃化转变温度相互靠近，进一步说明TBT确实增强了共混物间的相互作用，提高了PLA与PUR间的相容性。 流变性能的研究结果显示，PLA及 PLA/E-PUR共混物材料均为假塑性流体，表现出明显的“切力变稀”现象。随着E-PUR含量的递增，共混体系的G＇、G〞和η*均呈现增大趋势。共混体系的Han曲线反映出PLA/E-PUR体系随E-PUR含量的增加逐渐由粘性响应占主导地位转变为弹性响应占主导地位。偏光显微镜（POM）分析表明，球晶的大小对于结晶温度（Tc）和组分E-PUR的含量有很大的关联性。随着E-PUR的加入，PLA/E-PUR共混物材料的球晶尺寸逐渐变大，即E-PUR促进了PLA的结晶。利用差示扫描量热仪（DSC）研究了PLA/E-PUR共混物的等温和非等温结晶行为。 等温结晶动力学研究表明:用Avrami方程分析了PLA和PLA/E-PUR共混物的等温结晶动力学，表明 PLA及PLA/E-PUR共混材料的晶体成核方式为二维盘状和三维球晶生长并存。最后通过 Hoffman–Weeks理论计算了PLA/E-PUR共混材料的平衡熔点。 非等温结晶动力学研究表明:经 Jeriorny修正的Avrami方程和Mo法适合处理PLA/E-PUR共混物体系的非等温结晶过程。E-PUR的加入使得PLA的成核机理和晶体生长方式变得相对简单。此外，还利用Vyazovkin的方法求得 PLA/E-PUR共混物结晶活化能与温度之间的关系。