本文關(guān)鍵詞：葉片擠出機(jī)反應(yīng)加工生物可降解PBS和PLA及其性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《華南理工大學(xué)》 2015年

葉片擠出機(jī)反應(yīng)加工生物可降解PBS和PLA及其性能研究

盧翔  

【摘要】：目前塑料加工普遍采用的螺桿加工機(jī)械不僅熱機(jī)械歷程長(zhǎng)、設(shè)備體積大、對(duì)物料依賴性強(qiáng),而且能耗高�；隗w積拉伸流場(chǎng)的葉片擠出機(jī)在降低能耗、提高共混效率、提高加工過程中物料之間的傳質(zhì)傳熱效率以及減少加工過程對(duì)物料的降解破壞等方面具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)。另外,隨著石油資源的枯竭及人類環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng),生物可降解高分子材料因其可降解性及良好的熱、力學(xué)性能而受到各國(guó)科學(xué)研究人員的廣泛重視,尤其是生物可降解聚丁二酸丁二醇酯(PBS)和聚乳酸(PLA)。因該類聚酯的分子結(jié)構(gòu)中含有極易被水解而斷裂的酯鍵,是目前環(huán)境友好材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。然而,雖然商品化的PBS和PLA已經(jīng)能夠滿足部分市場(chǎng)應(yīng)用需求,但是由于材料合成工藝及材料分子結(jié)構(gòu)自身的限制,它們的綜合性能仍然很難滿足大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的需求。本文利用葉片擠出機(jī)的體積拉伸流場(chǎng)在高分子材料加工領(lǐng)域的高熔融塑化效率以及高分散混合效率等優(yōu)勢(shì),成功的通過反應(yīng)加工改性的方法制備得到了綜合性能優(yōu)良的生物可降解PBS和PLA基材料。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:采用TDI-TMP聚氨酯預(yù)聚物為交聯(lián)改性劑,成功反應(yīng)擠出制備得到了高性能的交聯(lián)PBS材料,且經(jīng)過實(shí)驗(yàn)研究得出最佳的加工溫度為150℃,最佳的葉片轉(zhuǎn)速為27rad/min。隨著TDI-TMP用量增大,交聯(lián)PBS的流動(dòng)性變差,主要體現(xiàn)在交聯(lián)PBS的熔融指數(shù)降低,凝膠含量增大。在一定的交聯(lián)劑用量范圍內(nèi),交聯(lián)PBS的拉伸強(qiáng)度和拉伸模量均隨著交聯(lián)劑TDI-TMP用量的增大而不斷增大,當(dāng)TDI-TMP用量為1.5 wt%時(shí),交聯(lián)PBS的拉伸強(qiáng)度和拉伸模量分別為59.7 MPa(提高了56.7%)和350.1 MPa(提高了28.9%),缺口沖擊強(qiáng)度為10.3 k J/m2(提高了98%)。另外,當(dāng)TDI-TMP用量為1.5wt%時(shí),交聯(lián)PBS的初始分解溫度提高了13.5℃。說明交聯(lián)結(jié)構(gòu)的引入能夠有效的提高PBS的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性能。采用聚氨酯預(yù)聚物HDIT為PBS的交聯(lián)改性劑,在150℃的擠出溫度以及27 rad/min的葉片轉(zhuǎn)速下,利用葉片擠出機(jī)反應(yīng)擠出制備得到了高性能的HDIT交聯(lián)改性的PBS材料,研究了HDIT用量對(duì)交聯(lián)PBS熱、力學(xué)性能的影響,并對(duì)比了TDI-TMP和HDIT兩種不同的交聯(lián)改性劑對(duì)PBS的交聯(lián)效率。研究發(fā)現(xiàn),HDIT比TDI-TMP對(duì)PBS具有更好的交聯(lián)改性效果。當(dāng)HDIT用量同樣為1.5 wt%時(shí),交聯(lián)PBS的拉伸強(qiáng)度為73.5MPa(提高了92.9%),缺口沖擊強(qiáng)度為25.2 k J/m2(提高了4.45倍)。但是HDIT交聯(lián)PBS的熱穩(wěn)定性卻沒有TDI-TMP交聯(lián)PBS提高的明顯。以交聯(lián)改性的PBS為PLA的增韌改性劑,利用葉片擠出機(jī)的高分散混合效率,成功制備得到了一系列交聯(lián)PBS與PLA的共混物,不同的交聯(lián)PBS含量以及相同含量但不同交聯(lián)度的PBS均對(duì)共混物的性能有影響,當(dāng)1.5 wt%HDIT交聯(lián)PBS的組分含量為10 wt%時(shí),雖然共混物的拉伸強(qiáng)度下降了4.2%,但是沖擊強(qiáng)度卻提高了3.8倍。采用EBA-GMA為PLA的抗沖擊改性劑,利用葉片擠出機(jī)反應(yīng)擠出制備得到了原位反應(yīng)界面增容的高沖擊韌性的PLA/EBA-GMA共混材料,討論了EBA-GMA用量對(duì)共混體系性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),EBA-GMA分子鏈上的環(huán)氧基團(tuán)與PLA的端羥基發(fā)生化學(xué)反應(yīng),原位反應(yīng)界面增容得到了界面相容性優(yōu)良的超韌PLA/EBA-GMA共混材料。退火處理過程對(duì)PLA/EBA-GMA共混材料的相形態(tài)、及基體相PLA的結(jié)晶度有較大的影響。提高EBA-GMA的組分含量,共混物的熱穩(wěn)定性提高,拉伸強(qiáng)度、拉伸模量不斷下降,而沖擊強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率則不斷增大。以PUEP作為PLA的增韌改性劑,利用PUEP在葉片擠出機(jī)加工過程中自身的動(dòng)態(tài)硫化交聯(lián)反應(yīng)以及與PLA之間的原位界面增容反應(yīng),成功反應(yīng)擠出制備得到了界面相容性優(yōu)良的超韌PLA/PUEP共混材料。當(dāng)PUEP用量為30 wt%時(shí),雖然共混物的拉伸強(qiáng)度有一定程度的下降,但是其沖擊強(qiáng)度卻達(dá)到了57.1 k J/m2,呈超韌態(tài)。另外,通過與普通的PLA/TPU共混物做對(duì)比,發(fā)現(xiàn)PLA/PUEP共混物具有更好的兩相界面形態(tài)和更優(yōu)異的力學(xué)性能,說明PLA與PUEP之間發(fā)生的原位界面增容反應(yīng)有利于共混物性能的提高。綜上所述,利用葉片擠出機(jī)的體積拉伸流場(chǎng)在高分子材料加工領(lǐng)域的高傳質(zhì)傳熱效率以及高分散混合效率等優(yōu)勢(shì),通過引入含有活性異氰酸酯基團(tuán)的聚氨酯預(yù)聚物交聯(lián)劑能夠成功的反應(yīng)擠出制備得到高性能的交聯(lián)PBS材料;另外,通過引入含有環(huán)氧基團(tuán)的乙烯-丙烯酸丁酯彈性體和含有活性異氰酸酯基團(tuán)的聚氨酯彈性體預(yù)聚物能夠成功的反應(yīng)擠出制備得到高性能的PLA材料。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ320.5
【目錄】：

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6 羅春燕;劉洪來;胡英;高瑛;;聚氧化乙烯/聚苯乙烯共聚物及其共混物的濕刷共混行為[A];2007年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集（上冊(cè)）[C];2007年

7 劉西強(qiáng);楊偉;楊鳴波;謝邦互;;熔體狀態(tài)下PA6/ABS共混物的形貌粗化行為以及二氧化硅粒子對(duì)共混物的形貌穩(wěn)定作用[A];2013年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集——主題N：高分子加工與成型[C];2013年

8 張梅;李全明;欒加雙;靳玉偉;馬榮堂;;聚乙二醇/聚乙烯醇共混物的相變特性與結(jié)晶[A];第六屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（4）[C];2007年

9 鄭愛國(guó);趙瑩;徐怡莊;王篤金;張秀芹;翁詩甫;吳瑾光;徐端夫;;利用紅外光譜技術(shù)研究PP/PE共混物[A];第十二屆全國(guó)分子光譜學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2002年

10 李瀾鵬;宮蕾;尹波;馮建民;楊鳴波;;PA6/MEPDM/HDPE三元共混物形態(tài)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[A];2011年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集[C];2011年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 總后軍需裝備研究所 肖紅;[N];中國(guó)紡織報(bào);2009年

2 于柏林;[N];中國(guó)化工報(bào);2007年

3 唐偉家;[N];中國(guó)化工報(bào);2004年

4 郭娟 張進(jìn);[N];中國(guó)包裝報(bào);2009年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 盧翔;葉片擠出機(jī)反應(yīng)加工生物可降解PBS和PLA及其性能研究[D];華南理工大學(xué);2015年

2 李云巖;聚丙烯/聚苯乙烯共混物相結(jié)構(gòu)形成演變及其動(dòng)力學(xué)研究[D];天津大學(xué);2007年

3 何偉;新型雜萘聯(lián)苯結(jié)構(gòu)聚芳醚砜（酮）及其共混物結(jié)構(gòu)與性能研究[D];大連理工大學(xué);2006年

4 朱琳;聚丙烯/乙烯-1-辛烯共聚物熔體動(dòng)態(tài)共混過程中的相形態(tài)演變與性能研究[D];天津大學(xué);2010年

5 宋娜;聚丙烯/乙烯-1-辛烯共聚物共混過程瞬態(tài)的在線分析及共混物性能研究[D];天津大學(xué);2009年

6 趙學(xué)哲;高分子共混薄膜的分相結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能研究[D];華東理工大學(xué);2011年

7 楊海華;PET/PEN擴(kuò)鏈反應(yīng)性共混的研究[D];東華大學(xué);2001年

8 張欣濤;含二氮雜萘酮結(jié)構(gòu)聚醚砜酮共混及填充改性[D];大連理工大學(xué);2008年

9 馬國(guó)維;不相容聚合物聚氯乙烯/聚乙烯共混中相分散-交聯(lián)協(xié)同作用機(jī)理的研究[D];浙江大學(xué);2003年

10 楊宇平;聚丙烯/順丁橡膠共混物相結(jié)構(gòu)形成演變及其分散動(dòng)力學(xué)研究[D];天津大學(xué);2007年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 邵麗娜;碳納米管誘導(dǎo)聚乳酸共混復(fù)合材料結(jié)構(gòu)及性能變化的研究[D];西南交通大學(xué);2015年

2 馮晨霞;CNTs誘導(dǎo)PVDF/PMMA相容共混物結(jié)晶與相分離的研究[D];西南交通大學(xué);2015年

3 李玲;PVC/PVA共混超濾膜的制備及其性能研究[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué);2015年

4 于茂賞;雙峰聚乙烯及其共混物的流變學(xué)、結(jié)晶動(dòng)力學(xué)和力學(xué)行為[D];河北大學(xué);2003年

5 龔長(zhǎng)華;聚丙烯/順丁橡膠共混物結(jié)構(gòu)與性能的研究[D];天津大學(xué);2006年

6 張偉偉;兩種不同構(gòu)型聚乳酸共混物的結(jié)晶性能研究[D];東華大學(xué);2012年

7 張潔;基于雙連續(xù)相的乙烯—醋酸乙烯共聚物/聚已內(nèi)酯共混物多孔材料的制備[D];揚(yáng)州大學(xué);2010年

8 許岳劍;聚丙烯/乙烯-1-辛烯共混物相結(jié)構(gòu)與性能的研究[D];天津大學(xué);2004年

9 羅紅軍;PA6/UHLE共混材料的力學(xué)破壞行為研究[D];湘潭大學(xué);2009年

10 戴永旭;聚甲醛增韌增強(qiáng)的改性研究[D];吉林建筑大學(xué);2015年

  本文關(guān)鍵詞：葉片擠出機(jī)反應(yīng)加工生物可降解PBS和PLA及其性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：199008