【摘要】：聚乳酸(PLA)是一種生物質(zhì)且可生物降解的人工合成的聚酯材料。在眾多的可生物降解聚合物材料中,聚乳酸有著可以和某些工程塑料(聚乙烯和聚丙烯)相媲美的性能優(yōu)勢(shì),例如有一定的強(qiáng)度、耐熱性和極好的加工性能(可通過(guò)擠出和注塑等方式加工成型)。聚乳酸正因?yàn)檫@些特點(diǎn),而被廣為研究和應(yīng)用。但聚乳酸韌性差的缺點(diǎn)使其不能滿足對(duì)韌性要求高的領(lǐng)域(如3D打印材料和吹塑材料等)的需求。目前,聚乳酸的增韌改性方法分為化學(xué)與物理兩種方法,但化學(xué)方法存在成本高,在操作復(fù)雜且難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的問(wèn)題,而物理方法相對(duì)來(lái)說(shuō)就更為簡(jiǎn)便,成本也相對(duì)較低。本文研究了柔性可降解生物聚酯和納米粒子對(duì)聚乳酸增韌改性效果及增韌改性機(jī)理。主要內(nèi)容如下:1、聚(丁二酸丁二醇酯)(PBS)和納米二氧化硅(SiO_2)復(fù)合增韌PLA的研究:成功制備了用油酸修飾的納米二氧化硅(O-SiO_2),并制備了PLA/PBS/SiO_2和PLA/PBS/O-SiO_2納米復(fù)合材料。SiO_2/O-SiO_2的添加提高了PLA的熱穩(wěn)定性,除此之外,當(dāng)SiO_2/O-SiO_2的添加量為3 wt%時(shí),PLA/PBS/O-SiO_2納米復(fù)合材料比PLA/PBS/SiO_2納米復(fù)合材料提升了35%;PLA/PBS/O-SiO_2納米復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度和彎曲模量分別較PLA/PBS/SiO_2納米復(fù)合材料提升了24%和22%。SEM圖片表明,PLA/PBS/SiO_2納米復(fù)合材料和PLA/PBS/O-SiO_2納米復(fù)合材料的斷裂沖擊斷面比純PLA粗糙,尤其是PLA/PBS/O-SiO_2納米復(fù)合材料。總之,復(fù)合改性提高了PLA的韌性,O-SiO_2經(jīng)油酸修飾后,比SiO_2與基體的粘附性增強(qiáng),所以增強(qiáng)增韌效果優(yōu)于SiO_2。2、聚(己二酸對(duì)苯二甲酸丁二酯)(PBAT)增韌PLA的研究:PBAT的加入對(duì)PLA的熱穩(wěn)定性基本沒(méi)有影響;當(dāng)PBAT的添加量為5 wt%時(shí),PLA/PBAT共混物的沖擊強(qiáng)度和斷裂韌性與純PLA相比分別提高了35%和13%;PLA/PBAT共混物的彎曲強(qiáng)度和模量分別降低了8%和14%。總體來(lái)說(shuō),當(dāng)PBAT的添加量為5 wt%時(shí),PBAT對(duì)PLA的增韌效果最好。SEM圖片顯示,PLA/PBAT共混物表面粗糙不平并有原纖化現(xiàn)象產(chǎn)生。3、PBAT和納米氧化鋁(Al_2O_3)復(fù)合增韌PLA的研究:納米Al_2O_3的添加略微降低了PLA/PBAT共混物的熱穩(wěn)定性。當(dāng)納米Al_2O_3的添加量為1.0 wt%時(shí),PLA/PBAT/Al_2O_3納米復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度和斷裂韌性分別較PLA/PBAT共混物增加了35%和22%。PLA/PBAT/Al_2O_3納米復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度和彎曲模量相較于PLA/PBAT共混物有不同程度的提升。SEM圖片顯示,PLA/PBAT/Al_2O_3納米復(fù)合材料有著比PLA/PBAT共混物和純PLA更為粗糙的表面�？傊�,PBAT和納米Al_2O_3對(duì)PLA有復(fù)合增韌作用。
【圖文】：

圖 1.1 聚乳酸在自然界周期循環(huán)示意圖的合成及分類的分子式為 C3H6O3，分子上含羥基和羧基，乳酸有兩1）D-乳酸和/或 L-乳酸的直接縮合；（2）共沸脫水聚合等方法制備的 PLA 就存在三種類型，即聚（L-乳酸D，，L-乳酸），聚合方法及 PLA 種類見(jiàn)下圖[17]：

圖 1.2 L-乳酸和 D-乳酸共聚物的聚合方法1.2.3 聚乳酸的性能特征聚乳酸的一些主要性能參數(shù)如下表所示[18-19]：表 1.1 聚乳酸的主要性能參數(shù)項(xiàng)目 PLA 項(xiàng)目 PLA相對(duì)分子質(zhì)量 10-30(×104) 結(jié)晶度/% 10-40玻璃化轉(zhuǎn)變溫度/(℃) 50-61 熔點(diǎn)/℃ 130-215無(wú)缺口沖擊強(qiáng)度/(J/m) 16-26 維卡軟化點(diǎn)/℃ 52-165彎曲強(qiáng)度/(MPa) 88-106 熱變形溫度/℃ 50-55楊氏模量/(MPa) 3750-3900 拉伸強(qiáng)度/(MPa) 44-59斷裂伸長(zhǎng)率/% 4-10 熔體流動(dòng)指數(shù)(10min)/(g/min) 0.2-2.01.2.4 聚乳酸的應(yīng)用
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ323.41

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本文編號(hào)：2611960