【摘要】：隨著石油資源的不斷開采利用,衍生出了很多附加產(chǎn)品,其中合成塑料的發(fā)現(xiàn)與發(fā)展,極大的促進(jìn)了社會(huì)的進(jìn)步。然而,絕大部分制品由于在天然環(huán)境中不可降解并且很難回收利用,其巨大的生產(chǎn)和消費(fèi)在滿足人類的同時(shí),也帶來(lái)了日趨嚴(yán)重的能源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題。因此,為了擺脫能源危機(jī)和環(huán)境污染帶來(lái)的問(wèn)題,大力發(fā)展非石油基,可生物降解的高分子材料來(lái)取代傳統(tǒng)的石油基高分子材料顯得尤為重要。其中,聚乳酸(PLA)作為一種完全生物可降解對(duì)環(huán)境友好的聚酯類化合物,PLA纖維適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的要求,符合綠色環(huán)保、資源循環(huán)使用的社會(huì)法則,應(yīng)用前景廣闊,受到了廣大消費(fèi)者的青睞。然而由于PLA纖維耐熱性能差的問(wèn)題,限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。目前,PLA耐熱改性的方式有許多,而本文基于保留其完全的生物可降解性,并結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程,旨在研究外力場(chǎng)作用對(duì)其形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響及調(diào)控,從而達(dá)到耐熱改性的目的。首先,探討了高分子量右旋聚乳酸(HPDLA)的添加量對(duì)左旋聚乳酸(PLLA)基體結(jié)晶性能、相分離行為的影響;然后,依據(jù)上述相分離行為的研究結(jié)果,選用了HPDLA/PLLA(20/80)(20%HPDLA)共混物片材作為研究對(duì)象,系統(tǒng)研究了不同的熱牽伸條件對(duì)共混物結(jié)晶行為力學(xué)性能的影響;最后,通過(guò)熔融紡絲制備了20%HPDLA復(fù)合纖維,分析了成纖外力場(chǎng)纖維內(nèi)部形態(tài)結(jié)構(gòu)的調(diào)控作用,并對(duì)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系進(jìn)行了系統(tǒng)關(guān)聯(lián)。其研究結(jié)果如下:1、在HPDLA/PLLA共混體系中,由掃描電鏡(SEM)和原子力顯微鏡(AFM)的結(jié)果可知,HPDLA會(huì)與PLLA基體發(fā)生相分離,HPDLA以球形粒子的形貌均勻分散于PLLA基體中;由差示掃描量熱儀(DSC)、偏光顯微鏡(POM)的測(cè)試結(jié)果可知,隨著HPDLA含量的增加,基體中立構(gòu)復(fù)合(SC)晶體的含量也不斷提高,同時(shí),HPDLA的加入可以增加成核位點(diǎn)、縮短半結(jié)晶時(shí)間、減小球晶尺寸,從而促進(jìn)PLLA基體的結(jié)晶。2、在20%HPDLA共混物片材熱牽伸體系中,DSC研究結(jié)果表明,通過(guò)調(diào)節(jié)熱牽伸條件,熱牽伸后的片材在232℃會(huì)出現(xiàn)一個(gè)高溫熔融峰,當(dāng)熱牽伸倍數(shù)為8倍且牽伸速率為10 mm·min~(-1)時(shí),該熔融峰對(duì)應(yīng)的焓值最高。由SEM測(cè)試可以觀察到片材中球晶在熱牽伸場(chǎng)作用下轉(zhuǎn)變?yōu)榱烁叨热∠蚓w結(jié)構(gòu),POM測(cè)試結(jié)果也進(jìn)一步證實(shí)了晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變;動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析(DMA)結(jié)果表明,熱牽伸處理后20%HPDLA共混樣品的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度比純樣PLLA提高了約5℃;力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明:熱牽伸后的樣品中,20%HPDLA共混物較純樣PLLA斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率都有了較大幅度的提高。3、在20%HPDLA復(fù)合纖維體系中,由于HPDLA可在PLLA基體中發(fā)生相分離,HPDLA以球形粒子均勻分散于PLLA基體中,成纖流動(dòng)場(chǎng)作用下,HPDLA分散相可以原位成纖,經(jīng)熱牽伸處理后得到排列更加規(guī)整、直徑更小的原位納米纖維。由于HPDLA相較于基體PLLA具有更高的強(qiáng)度和模量,原位納纖結(jié)構(gòu)可以避免界面破壞,因此原位納纖結(jié)構(gòu)的引入,可以大幅提高復(fù)合纖維的力學(xué)性能。同時(shí),整齊排列于復(fù)合纖維中的原位納纖可以起到骨架作用,限制取向PLLA分子鏈的解取向,因此可以顯著提高復(fù)合纖維的耐熱性能,其熱空氣和沸水收縮率都比純樣PLLA纖維明顯降低。
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ340.1
【圖文】：

譽(yù)為 21 世紀(jì)最有發(fā)展前景的“綠色塑料”之一[4-15]。用的合成方法的合成方法主要有兩種[16-28]，其中一種為直接縮聚法或一一種為開環(huán)聚合法或兩步法，簡(jiǎn)稱為 ROP 法。 法指在適當(dāng)?shù)臈l件下，乳酸直接進(jìn)行縮聚反應(yīng)，生成分子量過(guò)加入催化劑的方式，誘發(fā)進(jìn)一步反應(yīng)，從而生成分子具有簡(jiǎn)單、高效的特點(diǎn)，但是由于反應(yīng)中存在的丙交酯、，導(dǎo)致產(chǎn)物很難從反應(yīng)體系中分離出來(lái)，從而導(dǎo)致反應(yīng)很的 PLA 分子量較低，同時(shí)容易夾雜。PC 法的合成原理如

有簡(jiǎn)單、高效的特點(diǎn)，但是由于反應(yīng)中存在的致產(chǎn)物很難從反應(yīng)體系中分離出來(lái)，從而導(dǎo)PLA 分子量較低，同時(shí)容易夾雜。PC 法的合圖 1.1 PC 法的合成原理分為兩步進(jìn)行：首先，在脫水劑（醇類）存酯環(huán)狀的二聚體；其次，在催化劑（如辛酸的丙交酯環(huán)狀二聚體進(jìn)行開環(huán)聚合反應(yīng)，從A 分子量大、機(jī)械強(qiáng)度高，但其生產(chǎn)效率較低方法。ROP 法的原理如下圖 1.2 所示：

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本文編號(hào)：2716055