【摘要】：化石資源的日益減少和白色污染的逐漸加重,對(duì)自然環(huán)境造成了不可逆的破壞。大量堆積的塑料廢品逐漸引起人類的重視,人類渴求尋找一種來(lái)源廣泛、可循環(huán)利用、自然條件下可降解的材料以替代化石資源。聚乳酸(PLA)正是一種來(lái)源于植物,并最終降解形成二氧化碳(CO_2)和水(H_2O)的綠色可循環(huán)生物質(zhì)材料。PLA材料具有特殊的光學(xué)異構(gòu)性,通過(guò)制備立構(gòu)復(fù)合體(SC-PLA)可以有效的提高PLA材料耐熱性,此外,SC-PLA具有特殊的結(jié)晶結(jié)構(gòu)和優(yōu)于其均聚物的降解速率、力學(xué)強(qiáng)度。因此很有必要探究SC-PLA的形成條件,SC結(jié)晶的促進(jìn)方法。本論文首先系統(tǒng)研究了柔性嵌段聚乙二醇(PEG)和聚己內(nèi)酯(PCL)的加入對(duì)左旋聚乳酸(PLLA)結(jié)晶行為的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)PCL嵌段的加入對(duì)PLLA的Avrami指數(shù)改變不大。共聚物的結(jié)晶溫度(T_c)和熔融溫度(T_m)隨PLLA分子量的增加逐漸升高。雖然PLLA嵌段對(duì)PCL嵌段具有限制作用,但PCL嵌段仍然提高了PLLA的結(jié)晶速率,最快結(jié)晶速率出現(xiàn)在95℃,為1.702 min~(-1)。PLLA-PEG-PLLA三嵌段共聚物的差式掃描量熱儀(DSC)測(cè)試結(jié)果表明PEG鏈段的加入有效促進(jìn)了PLLA鏈段的擴(kuò)散能力。FlashDSC測(cè)試結(jié)果表明,抑制PLLA-PEG-PLLA嵌段結(jié)晶和成核的降溫速率分別為4K/s和1000K/s,抑制其成核的升溫速率為50K/s。等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)測(cè)試結(jié)果表明PLLA-PEG-PLLA共聚物的最大結(jié)晶速率對(duì)應(yīng)溫度在70~oC附近,結(jié)晶速率1.315min~(-1)。通過(guò)偏光顯微鏡(POM)測(cè)試發(fā)現(xiàn)PLLA-PCL-PLLA共聚物中出現(xiàn)環(huán)帶結(jié)晶現(xiàn)象,PEG嵌段的加入對(duì)共聚物結(jié)晶形貌的改變不大。第二,利用DSC、X射線衍射(XRD)等方法考察共混質(zhì)量比和分子量對(duì)PLLA/PDLA共混物的結(jié)晶行為的影響,結(jié)果表明:不同組成的共混物在降溫過(guò)程中具有一致的變化規(guī)律,既共混物的T_c在PLLA含量為10wt%~50wt%范圍內(nèi)隨PLLA所占質(zhì)量比的增加呈現(xiàn)升高趨勢(shì),在60wt%~90wt%共混范圍內(nèi)呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)。所有共混物中SC晶體的熔融溫度(T_(m,SC))均大于200℃。共混物中形成單一SC晶體的組成范圍較寬。當(dāng)PLLA與PDLA質(zhì)量相差較大時(shí),SC與HC共存。第三,通過(guò)溶液共混法獲得了不同共混質(zhì)量比的三元共混物PLLA/PDLA/PEG,二元共混物MPEG-b-PLLA/MPEG-b-PDLA和PDLA-PEG-PDLA/PLLA。利用DSC、XRD和POM等研究發(fā)現(xiàn):PEG以任意形式加入PLLA/PDLA共混物中均可促進(jìn)SC形成;在PLLA和PDLA質(zhì)量相近的PLLA/PDLA/PEG和MPEG-b-PLLA/MPEG-b-PDLA共混物中,可形成單一的SC結(jié)晶;而且SC晶體與PEG發(fā)生宏觀相分離現(xiàn)象,擠出PEG使其單獨(dú)結(jié)晶。在PLLA和PDLA分子量相近的PDLA_(18700)-PEG-PDLA_(18700)/PLLA_(69000)共混物中,同樣形成了單一的SC結(jié)晶。利用POM觀察發(fā)現(xiàn),155℃下MPEG-b-PLLA_(36000)/MPEG-b-PDLA_(32000)球晶生長(zhǎng)速率最快,PLLA_(69000)/PDLA_(96000)/PEG_(5000)次之,PDLA_(18700)-PEG-PDLA_(18700)/PLLA_(69000)共混物晶體生長(zhǎng)速率最低,這表明PEG均聚物以物理共混的形式直接加入PLLA/PDLA立構(gòu)共混物中對(duì)SC晶體結(jié)晶速率的提高不如PEG以化學(xué)鍵相連的嵌段形式。最后,分別以端羥基PLLA和PDLA-PEG-PDLA為引發(fā)劑,開(kāi)環(huán)聚合合成三嵌段立構(gòu)共聚物、五嵌段立構(gòu)共聚物。通過(guò)DSC測(cè)試發(fā)現(xiàn)多嵌段立構(gòu)共聚物的結(jié)構(gòu)有利于SC的形成,但共聚物鏈段整體流動(dòng)性變差,整體結(jié)晶能力較差,且T_(m,SC)低于共混物中的T_(m,SC)。五嵌段共聚物可以形成單一SC結(jié)晶結(jié)構(gòu),但是在二次降、升溫過(guò)程中無(wú)結(jié)晶峰和熔融峰出現(xiàn)。
【圖文】：

圖 1.1 PLA 一步法、兩步法合成路線酸單體于 1780 年首次發(fā)現(xiàn)存在于牛奶中，又稱為ɑ-羥基酸或 2-羥基丙酸，，碳的有機(jī)酸，通常表現(xiàn)為無(wú)色具有吸濕性的液體，根據(jù)旋光性的不同，乳左旋乳酸（L-乳酸）和右旋乳酸（D-乳酸），少量的 L-乳酸、D-乳酸可

乳酸的兩種對(duì)應(yīng)異構(gòu)體
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O633.14;TB332

【參考文獻(xiàn)】

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9 劉U

本文編號(hào)：2686924