以苯乙烯-丙烯酸縮水甘油酯共聚物（ADR）為擴鏈劑對聚乳酸（PLA）進行長支鏈化,利用液相凝膠色譜測試儀（GPC）、示差掃描量熱分析（DSC）等研究了ADR用量對PLA綜合性能的影響,同時探討了β-環(huán)糊精（BC）對長支鏈化PLA發(fā)泡復(fù)合材料發(fā)泡質(zhì)量及力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:添加0.5%（質(zhì)量分數(shù),下同）的ADR使改性PLA的重均分子質(zhì)量從2.2×10⁵g/mol增加到2.61×10⁵g/mol,改性后PLA的相對分子質(zhì)量分布最高達到4.23,熔體黏度也明顯提高。當在長支鏈化PLA中添加BC進行發(fā)泡時,發(fā)現(xiàn)添加5%的BC能得到理想的改性PLA復(fù)合材料泡孔結(jié)構(gòu),其泡孔平均直徑達到28.8μm;當BC含量為3%時,與純PLA發(fā)泡材料相比,發(fā)泡長支鏈化PLA/BC復(fù)合材料的彎曲、拉伸和沖擊強度分別增加了9.1%、14.3%、52.3%。 

【文章來源】：材料導(dǎo)報. 2020,34(16)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

PLA、PLA/0.5ADR、PLA/0.6ADR和ADR的FT-IR光譜

圖8為長支鏈化PLA/BC復(fù)合材料的力學(xué)性能變化曲線。從圖8中可知，隨BC質(zhì)量分數(shù)的增加，PLA/BC復(fù)合材料的彎曲強度和拉伸強度先增大后減小，當BC添加量為3%時，其彎曲強度和拉伸強度分別為74.21 MPa、42.28 MPa，與純PLA相比分別增加了9.1%、14.3%(如圖8a和圖8b所示)。從圖8c可知，隨BC含量的增加，長支鏈化PLA/BC復(fù)合材料的沖擊強度呈先增大后減小的變化趨勢。當BC添加量為3%時，復(fù)合材料的沖擊強度為3.258 k J/m2，比純PLA增加了52.3%。其原因在于，純PLA的沖擊斷面比較平滑，斷面呈現(xiàn)條紋狀裂紋，表現(xiàn)出脆性斷裂的特征，從而使PLA的抗沖擊性能比較差;而加入BC以后，長支鏈化PLA/BC復(fù)合材料的斷面變得凹凸不平且極不規(guī)則，在斷面處可以看到長支鏈化PLA基體表面出現(xiàn)許多BC小顆粒，表現(xiàn)出韌性斷裂特征(如圖9所示)。因此，添加了BC的長支鏈化PLA/BC復(fù)合材料的沖擊性能較好。圖9 長支鏈化PLA/BC復(fù)合材料的SEM照片

圖2為不同含量ADR對PLA的時間-扭矩變化曲線。從圖2a可以看出，純PLA的時間-扭矩曲線只出現(xiàn)1個熔融峰，而加入ADR后，長支鏈化PLA出現(xiàn)第2個峰。這表明ADR在熔融過程中引發(fā)了PLA的支化反應(yīng)，形成長支鏈化PLA，且其平衡扭矩均高于純PLA。這是由于長支鏈化PLA分子鏈纏結(jié)點增多，阻礙鏈段流動，導(dǎo)致平衡扭矩增加[14]。ADR含有3個環(huán)氧活性官能團，其能與PLA端羧基和羥基官能團發(fā)生反應(yīng)，生成羥基和酯鍵，從而促使PLA形成較多的長支鏈[15]。當ADR添加0.5%時，平衡扭矩趨于平衡，長支鏈化PLA達到最大值(90.8 N·m)，熔體強度逐漸增大，有利于發(fā)泡過程中支撐泡孔的生長。當加入0.6%的ADR時，平衡扭矩出現(xiàn)下降趨勢，這是因為加入0.6%的ADR時環(huán)氧基團數(shù)目過多，與有限的PLA基體分子鏈上的端羥基、羧基官能團反應(yīng)后，剩余的環(huán)氧基團阻礙分子鏈的運動。圖2b給出ADR的用量對PLA剪切流變的變化曲線。從圖2b可知，剪切黏度和剪切速率存在線性關(guān)系，利用直線的斜率得出不同復(fù)合材料的非牛頓指數(shù)n，發(fā)現(xiàn)n值均小于1，說明長支鏈化PLA材料均為剪切變稀的假塑性流體[16];隨著ADR用量的增加，長支鏈化PLA的非牛頓指數(shù)n值不斷增大，從0.50逐漸增至0.64。這表明ADR和PLA之間發(fā)生了支化或交聯(lián)反應(yīng)，分子鏈上纏結(jié)點數(shù)目增加，增加了分子鏈糾纏度，使熔體黏度不斷增加，隨著ADR含量的增加，其熔體的扭矩值不斷增大，其中在含量為0.5%時達到最大值。2.3 長支鏈化PLA的分子量

【參考文獻】：
期刊論文
[1]擴鏈劑KL-E4370對PLA/PBAT復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與性能的影響[J]. 王冬,蒙釗,丁力.  塑料科技. 2018(05)
[2]木粉對聚乳酸流變、結(jié)晶及發(fā)泡行為的影響[J]. 王友勇,李浩,宋永明,代璐,王發(fā)揚.  高分子材料科學(xué)與工程. 2017(08)
[3]苯乙烯-丙烯酸甲酯共聚物對聚苯乙烯/聚乳酸共混物力學(xué)性能和流變性能的影響[J]. 高翔,王敏,陳業(yè)煌,胡濤,王小濤,吳崇剛,龔興厚.  高分子材料科學(xué)與工程. 2017(04)
[4]三相存在下聚丙烯/纖維復(fù)合發(fā)泡材料的力學(xué)性能[J]. 段煥德,王昌銀,王醴均,蔣團輝,何力,龔維.  高分子材料科學(xué)與工程. 2016(02)
[5]PLA/HNTs納米復(fù)合材料的制備、性能及其發(fā)泡行為[J]. 梁麗金,鐘旭飄,謝德明.  材料科學(xué)與工程學(xué)報. 2015(05)
[6]微孔發(fā)泡聚乳酸/木纖維復(fù)合材料的泡孔結(jié)構(gòu)[J]. 李少軍,黃漢雄,許琳瓊.  化工學(xué)報. 2013(11)
[7]聚乳酸的研究進展[J]. 張國棟,楊紀元,馮新德,顧忠偉.  化學(xué)進展. 2000(01)
[8]LDPE分子量及其分布和支化度的測定[J]. 姚自余,李之輝.  合成橡膠工業(yè). 1990(06)



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