本文選題：聚乳酸 + 酰胺類成核劑��； 參考：《江南大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：聚乳酸(PLA)是一種生物基與生物可降解高分子材料,具有良好的生物相容性與力學(xué)強(qiáng)度,但結(jié)晶速率慢、熱變形溫度低,在很大程度上制約了其應(yīng)用與發(fā)展。本文以提高PLA結(jié)晶速率和性能為主要目標(biāo)展開工作,主要包括以下三個方面:首先,通過熔融共混的方法引入束狀雙酰胺類有機(jī)成核劑HBNA,制備了PLA/HBNA混合物。研究發(fā)現(xiàn),HBNA對PLA結(jié)晶具有較高的成核活性,顯著提高了PLA的結(jié)晶溫度、結(jié)晶速率與結(jié)晶度,同時減小了球晶尺寸。當(dāng)HBNA用量為0.75 wt%時,PLA的結(jié)晶溫度由90℃提高至123℃,結(jié)晶度由3%提高至40%,135℃下的半結(jié)晶時間(t_(1/2))由31 min縮短至1.5 min。機(jī)理研究表明,HBNA在高溫下能溶于PLA基體,在較低溫度下可通過氫鍵自組裝成束狀微晶,該微晶作為成核位點(diǎn)能夠誘導(dǎo)PLA快速形成大量球晶或具有特殊結(jié)構(gòu)的串晶和樹枝狀晶體。然后,在PLA中引入一種針狀雙酰胺類成核劑(OXA_n),系統(tǒng)地研究了OXA_n中碳鏈長度(n)對其分散性以及對PLA結(jié)晶行為的影響規(guī)律。結(jié)果表明,OXA_2可在PLA中自組裝成均勻分散的針狀微晶,使135℃下PLA的t_(1/2)縮短了90%以上,與其他OXA相比,OXA_2具有更佳的成核效果。因此,以PLA/OXA_2為研究對象,通過熱拉伸處理構(gòu)筑了特殊的串晶互鎖結(jié)構(gòu),使PLA/OXA_2的拉伸強(qiáng)度達(dá)到120 MPa,斷裂伸長率達(dá)到30~50%,耐熱溫度高于150℃,為通用PLA材料的工程化應(yīng)用提供了新渠道。為了進(jìn)一步提高結(jié)晶速率,對PLA/OXA_2施加剪切,發(fā)現(xiàn)OXA_2與剪切外場對促進(jìn)PLA結(jié)晶具有顯著的協(xié)同效應(yīng),使PLA在155-160℃下發(fā)生快速結(jié)晶,比文獻(xiàn)報(bào)道的PLA最高結(jié)晶溫度提高了14℃以上,并且誘導(dǎo)PLA形成少量β晶和“shish-kebab”晶體結(jié)構(gòu)。通過結(jié)構(gòu)流變學(xué)確定了PLA/OXA_2體系快速結(jié)晶的臨界剪切條件,例如155℃下,PLA/OXA_2快速結(jié)晶的臨界剪切速率和剪切時間分別為0.4 rad/s和10~15 s。適當(dāng)提高熔融溫度有助于OXA_2的溶解與組裝,可進(jìn)一步提高PLA的結(jié)晶速率。機(jī)理研究表明,剪切誘導(dǎo)PLA分子鏈取向,而OXA_2在一定程度上可抑制取向分子鏈的解取向過程,提供額外的成核位點(diǎn),從而誘導(dǎo)PLA發(fā)生快速結(jié)晶。最后,利用羥基封端的雙酰胺類化合物(OXA)引發(fā)丙交酯開環(huán)聚合,設(shè)計(jì)并可控制備了系列含OXA基團(tuán)的PLA雜化大分子(PLA_(OXA)),率先提出了大分子內(nèi)自成核誘導(dǎo)PLA結(jié)晶的新思路。PLA_(OXA)中OXA基團(tuán)不僅提高了PLA的晶核密度,而且減小了球晶尺寸。在分子內(nèi)酰胺基團(tuán)的作用下,PLA_(OXA)在10℃/min的降溫速率下發(fā)生快速結(jié)晶,且過冷度小于30℃,而相同條件下PLA幾乎難以結(jié)晶。利用Hoffman-Lauritzen理論模型對PLA_(OXA)結(jié)晶動力學(xué)研究發(fā)現(xiàn),PLA_(OXA)的成核常數(shù)明顯大于PLA的成核常數(shù),說明PLA_(OXA)雜化大分子內(nèi)OXA對PLA分子鏈段具有顯著的異相成核作用。
[Abstract]:Polylactic acid (PLA) is a biodegradable polymer material with good biocompatibility and mechanical strength, but the crystallization rate is slow and the thermal deformation temperature is low, which restricts its application and development to a great extent. The main aim of this paper is to improve the crystallization rate and properties of PLA, including the following three aspects: firstly, PLA / HBNA mixture was prepared by introducing bunched bisamide organic nucleating agent HBNAthrough melt blending method. It is found that HBNA has high nucleation activity to PLA crystallization, which increases the crystallization temperature, crystallization rate and crystallinity, and decreases the spherulite size. When the amount of HBNA was 0.75 wt%, the crystallization temperature of PLA was increased from 90 鈩，

本文編號：2040336