聚乳酸改性研究
聚乳酸(PLA)是一种来源于可再生资源的生物可降解材料，它具有广阔的市场前景，因此被认为是新世纪最有前景的生物医药材料和新型包装材料。除此之外，PLA被认为是可代替传统塑料的环境友好型材料。然而，脆性、耐热性差、抗冲击性差等缺点严重限制了聚乳酸在工程领域的发展，因此，对PLA的机械性能及热性能的改性成为目前研究的重点。
本文主要针对PLA作为通用塑料应用存在的问题，采用共混改性的方法，以期获得具有使用价值的增强耐热聚乳酸材料，为加速推广应用完全生物降解聚乳酸材料奠定基础。通过天然纤维及蒙脱土分别对聚乳酸进行了改性，制备了PLA/天然纤维、PLA/蒙脱土复合材料，并借助万能材料试验机、动态力学分析仪、热失重分析仪、差示扫描量热仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段分析了共混膜的机械性能、热稳定性、结晶性等。论文主要工作及取得的结果如下:
(1)通过溶剂挥发法制备了三种PLA/天然纤维膜，与纯聚乳酸相比，材料的拉伸强度和拉伸模量有所提高，三种天然纤维增强效果以椰棕纤维最佳，木纤维其次，之后是竹纤维。特别是纤维经过改性之后，增强效果可进一步改善，其中当改性椰棕纤维添加量为2％时，材料的拉伸强度达到最大值，为23.3MPa，较纯PLA提高25％。但是，加入天然纤维后体系的断裂伸长率有一定下降。另外，体系的玻璃化温度和熔融温度无明显提高，但体系熔融焓增加，结晶度有所提高。
(2)通过溶液插层方法，制备了蒙脱土/壳聚糖（简称MMT/CS）插层复合物，并对CS相对分子量、CS用量、插层反应温度、插层反应时间等因素对插层效果的影响进行了研究;插层复合物的结构通过XRD，TEM，TGA，FTIR等进行了表征。研究结果表明:随着CS分子量降低，插层复合物的层间距逐渐增大;随着反应温度的上升，插层复合物的层间距呈现先增大后减小的趋势;随着反应时间的延长，插层复合物的层间距先增大后逐渐趋于平衡。在60℃下，相对分子量为3000的CS，插层反应时间为6h时，所得到的MMT/CS插层复合物的层间距最大，从原土的层间距1.44nm增大到1.84nm。
(3)PLA/MMT复合材料通过溶剂挥发法制得，材料性能通过万能材料试验机、DMA、XRD、TEM、TGA等进行了表征。结果表明，体系的机械性能有一定提高，拉伸强度提高了将近8MPa，拉伸模量从120MPa提高到了1750MPa。体系的热性能也得到了一定改善，蒙脱土的加入有效提高了体系的玻璃化转变温度，蒙脱土添加量为2％时，体系的玻璃化温度提高最为显著，从59.7℃提高到70.1℃。此外，体系的结晶度也有一定提高。因此，体系的力学性能和热性能均得到改善，达到预期目的。
聚乳酸;耐热性能;力学性能;共混改性;拉伸强度
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
杨冬芝
2012
中文
TQ321.2;R318.08
82
2012-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）