聚乳酸/聚氨酯共混体系流变特性研究及其纤维制备
聚乳酸（PLLA）具有优良的生物相容性、生物可降解性、较高的拉伸强度和压缩模量，因而被广泛的应用于包装、电器和生物医学等领域。但PLLA的韧性较差，缺乏柔性和弹性，极易弯曲变形，这些缺点都限制了它的应用。本文采用聚氨酯弹性体（PU）对PLLA进行共混改性；研究了PLLA/PU的相容性和熔体流变性能；制备了PLLA/PU共混纤维，探讨了纺丝条件中的影响因素，表征了共混纤维的结构与性能，得出了制备良好性能共混纤维的纺丝条件。 首先，利用理论预测、黏度法和动态热机械分析研究了PLLA/PU的相容性，结果显示PLLA/PU是部分相容体系，并且，随着PU含量的增加，其相容性增强；SEM照片显示PLLA/PU共混膜随着PU含量的增加，由很明显的两相分离的“海岛”结构转变为比较均匀的结构，而且XRD结果显示随着PU含量的增加，共混膜的结晶度逐渐降低。 第二，研究了PLLA、PU和PLLA/PU共混物流变性能和不同挤出试样聚集态，结果发现，聚乳酸的黏流活化能明显小于聚氨酯，说明聚氨酯对温度的敏感性大于聚乳酸，并且，PLLA的非牛顿指数高于PU的非牛顿指数，说明PU的非牛顿性更强，对剪切速率的依赖性更强，剪切速率的增加，PU熔体的黏度下降得更快；PLLA/PU共混物熔体的流变性研究表明共混物为假塑性流体，PU的加入明显降低了共混物的非牛顿指数，使得共混物对剪切速率和温度的敏感性增强，这也说明在PLLA/PU共混物的挤出成型中，要适当地提高剪切速率和温度。PLLA/PU共混膜的静态流变断裂测试说明PU的加入对PLLA起到了增韧的效果，随着PU含量增加，共混膜的断裂伸长率增加，断裂功增大。 第三，采用熔融-拉伸纺丝法制备了不同比例的PLLA/PU共混纤维，发现最佳纺丝温度随着PU含量的增加而上升。当PLLA/PU为90/10时，最佳纺丝温度为185/195℃（料筒温度/喷嘴温度），所制备的纤维的断裂强度为3.986cN/dtex，断裂伸长率为28.181%；当PLLA/PU为70/30时，最佳纺丝温度上升到195/205℃，所制备的纤维的断裂强度为3.066cN/dtex，断裂伸长率为57.907%，这主要是由于纤维结构和力学性能受共混物熔体的相容性和流动性两个因素的影响。当PU含量为10%时，在较低纺丝温度下，PLLA/PU共混物熔体具有良好的流动性，因而PLLA和PU分子链在纺丝牵伸力和拉伸的作用下容易取向，并且由于PLLA与PU之间的相容性较差及PLLA相容易结晶，都使得纤维的力学性能增强。当PU含量增加到30%时，纤维的力学性能主要受到PLLA与PU之间相容性的影响，PLLA与PU之间的相容性良好，则PLLA和PU分子链之间相互作用力大，在纺丝过程和热拉伸过程中，分子链沿外力作用更容易出现规整紧密的排列，使得单位面积上承受外力的链段数目增多，纤维的强度增大；并且由于PLLA和PU相容性增加，纤维中不存在两相之间的缝隙空洞，这也导致纤维的力学强度增大，另一方面，PU含量的增加使得纤维的断裂伸长率得到很大的提高。
聚乳酸;聚氨酯;共混纤维;流变特性;力学性能
武汉纺织大学
硕士
纺织材料与纺织品设计
左丹英;徐卫林
2010
中文
TQ340.1
2020-03-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）