畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）：pla與ema復(fù)合板材的制備及印刷適性的研究

1、<p>　　哈爾濱商業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</p><p>　　PLA與EMA復(fù)合板材的制備及印刷</p><p><b>　　適性的研究</b></p><p>　　學(xué) 生 姓 名 劉思怡 </p><p>　　學(xué) 號(hào) 201110830462

2、 </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師 梁多平 </p><p>　　專(zhuān) 業(yè) 印刷工程 </p><p>　　學(xué) 院 輕工學(xué)院 </p><p><b>　　二〇一五年六月八日</b>

3、;</p><p>　　Graduation Project (Thesis)</p><p>　　Harbin University of Commerce</p><p>　　The Research on Preparation and Printability</p><p>　　of PLA and EMA

4、60;composite material</p><p>　　2015-06-08</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）審閱評(píng)語(yǔ)</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）審閱評(píng)語(yǔ)</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯評(píng)語(yǔ)</p><p><b&

5、gt;　　摘 要</b></p><p>　　聚乳酸（PLA）具有諸多的優(yōu)良性能，但也存在著一些缺點(diǎn)，如性脆、斷裂伸長(zhǎng)小、韌性差、熱穩(wěn)定性差、成本高等, 這無(wú)疑的限制了其使用范圍。本文采用熔融擠出法，在聚乳酸PLA的制備中添加不同含量的EMA（乙烯-丙烯酸甲酯共聚物）以研究其復(fù)合材料的力學(xué)和印刷性能，確定EMA的最佳填充量，采用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、UJ-40沖擊試驗(yàn)機(jī)對(duì)復(fù)合材料的力學(xué)性能、印刷性能進(jìn)行表征，

6、以便對(duì)其進(jìn)行增韌、增強(qiáng)、先后完成拉伸試驗(yàn)、沖擊強(qiáng)度試驗(yàn)、表面張力試驗(yàn)、樣品絲網(wǎng)印刷效果等一些的研究。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨著乙烯丙烯酸甲酯的增加，試樣承受的最大載荷慢慢減小，含EMA為25%時(shí)，載荷最小為1638.57N，當(dāng)式樣中EMA的含量為15%時(shí)，沖擊強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到最大為6.0155kJ/cm2且式樣沒(méi)有發(fā)生斷裂。這說(shuō)明當(dāng)乙烯丙烯酸甲酯含量為15%時(shí)材料的抗沖擊強(qiáng)度最好。當(dāng)EMA含量為5%時(shí)達(dá)

7、到最大值為2154.29MPa，這表明填充一定量的乙烯丙烯酸甲酯有可能增加了復(fù)合材料分子間的結(jié)合力。EMA含量為100%時(shí)達(dá)到斷裂伸長(zhǎng)率的最大值為7.58%，表明乙烯丙烯酸甲酯能夠有效提高材料的柔韌性。通過(guò)火焰法對(duì)復(fù)合材料表面處理后，材料表面張力值隨著EMA含量的增加先增加然后降低，當(dāng)EMA含量為15%時(shí)，表面張力最大為41達(dá)因，當(dāng)含15%EMA的試樣加入油酸時(shí)表面張力值最大為43達(dá)因，表明油酸的添加可以影響材料的表面張力。在PLA中E

8、MA含量為15%的復(fù)合板材樣品印刷適應(yīng)性最好，并且印刷效果明顯增強(qiáng)，其表面張力也是最大的，加入油酸后，效果更加明顯，并且印刷適性最好。</p><p>　　關(guān)鍵詞：聚乳酸（PLA）；EMA；油酸；印刷表面張力；沖擊強(qiáng)度</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Poly (lactic acid) (PLA) h

9、as many excellent properties, but there are also some shortcomings, such as small brittle, elongation, toughness is poor, poor thermal stability, high cost, which undoubtedly limits the its scope of application. The synt

10、hetic method, in poly lactic acid preparation add (ethylene methyl acrylate copolymer) with different contents of EMA to study mechanical and printing performance of the composite, EMA to determine the best filling volum

11、e, single light type universal tes</p><p>　　Experimental results show that with the increase of ethylene methyl acrylate, the sample under the maximum load is gradually reduced, with EMA was 25%, the load mi

12、nimum 1638.57N. When the style of EMA in the content of 15%, impact strength has reached maximum 6.0155kJ/cm2 and style does not fracture. This shows that the impact strength of the material is the best when the content

13、of ethylene is 15%.. Surface tension values with the increase of EMA content increased first and then reduce. When th</p><p>　　Keywords: poly lactic acid (PLA); EMA; oleic acid; printed surface tension</p

14、><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 緒 論1</b></p><p>　　1.1 聚乳酸在國(guó)內(nèi)的基本情況及其國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀1&

15、lt;/p><p>　　1.1.1 聚乳酸國(guó)內(nèi)的基本情況1</p><p>　　1.1.2 聚乳酸國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r2</p><p>　　1.1.3 聚乳酸國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r2</p><p>　　1.2 聚乳酸國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀3</p><p>　　1.3 聚乳酸研究意義5</p><p>　　2

16、實(shí)驗(yàn)材料及原理7</p><p>　　2.1 實(shí)驗(yàn)儀器7</p><p>　　2.2 實(shí)驗(yàn)材料7</p><p>　　2.3 聚乳酸樣品制備7</p><p>　　2.4 拉伸實(shí)驗(yàn)樣品制備及步驟8</p><p>　　2.4.1 實(shí)驗(yàn)樣品制備8</p><p>　　2.4.2 實(shí)驗(yàn)步

17、驟8</p><p>　　2.5 沖擊強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)原理及步驟9</p><p>　　2.5.1 實(shí)驗(yàn)原理9</p><p>　　2.5.2 實(shí)驗(yàn)樣品制備9</p><p>　　2.5.3 實(shí)驗(yàn)步驟9</p><p>　　2.6 表面張力實(shí)驗(yàn)原理及步驟10</p><p>　　2.6.1

18、實(shí)驗(yàn)原理10</p><p>　　2.6.2 實(shí)驗(yàn)步驟11</p><p>　　2.7 油墨附著力實(shí)驗(yàn)原理及步驟12</p><p>　　2.7.1 實(shí)驗(yàn)原理12</p><p>　　2.7.2 實(shí)驗(yàn)步驟12</p><p>　　2.8 紅外光譜實(shí)驗(yàn)原理及步驟12</p><p>　

19、　2.8.1 實(shí)驗(yàn)原理12</p><p>　　2.8.2 實(shí)驗(yàn)步驟12</p><p>　　3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析14</p><p>　　3.1 拉伸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析14</p><p>　　3.1.1 PLA復(fù)合材料中不同乙烯丙烯酸甲酯含量的位移載荷關(guān)系14</p><p>　　3.1.2 PLA復(fù)合材料中乙烯

20、丙烯酸甲酯含量與斷裂強(qiáng)度的關(guān)系14</p><p>　　3.1.3 PLA復(fù)合材料中乙烯丙烯酸甲酯含量與抗拉強(qiáng)度的關(guān)系15</p><p>　　3.1.4 PLA復(fù)合材料中乙烯丙烯酸甲酯含量與屈服載荷的關(guān)系16</p><p>　　3.2 沖擊強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)分析16</p><p>　　3.3 表面張力實(shí)驗(yàn)17</p>&l

21、t;p>　　3.4 印刷適應(yīng)性19</p><p>　　3.5 紅外光譜分析24</p><p><b>　　結(jié) 論26</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)27</b></p><p><b>　　致 謝29</b></p><

22、p><b>　　1 緒 論</b></p><p>　　1.1 聚乳酸在國(guó)內(nèi)的基本情況及其國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀</p><p>　　1.1.1 聚乳酸國(guó)內(nèi)的基本情況</p><p>　　在我國(guó)，聚乳酸產(chǎn)業(yè)的發(fā)展相對(duì)來(lái)講比較滯后，但產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度還是較快的。自2000年以來(lái)中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所重點(diǎn)著力放在聚乳酸的重大研究的方向上，并且與浙江海正集團(tuán)一起開(kāi)

23、展了聯(lián)合攻關(guān)研究，歷時(shí)7年多，經(jīng)過(guò)的不懈努力，聚乳酸研究的課題組深入開(kāi)展從乳酸到丙交酯的單體制備及其聚合所得到聚乳酸最佳的反應(yīng)條件和工藝的探索，并且將丙交酯的回收率從90%提高至97%；設(shè)計(jì)合成了具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的適用于低聚乳酸裂解并制備丙交酯單體及本體聚合的催化劑。他們使用L-乳酸為起始原料，通過(guò)若干步驟的化學(xué)合成和聚合的方法，優(yōu)化制備工藝條件，進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)備的改造，最終得到可工業(yè)應(yīng)用及生產(chǎn)的聚L-乳酸樹(shù)脂（PLA）及PLA一次性應(yīng)用制

24、品。PLA的基本物理性能基本可達(dá)到國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的指標(biāo)，提供了合理的技術(shù)參數(shù)來(lái)萬(wàn)噸級(jí)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。該項(xiàng)目起于2008年投產(chǎn)，聚乳酸生產(chǎn)線已實(shí)現(xiàn)5000噸/年的批量生產(chǎn)，60%的產(chǎn)品出口歐洲和日本等國(guó)家。</p><p>　　除海正公司外，江西武藏野生物化工有限公司及南通九鼎生物工程有限公司都分別有3000噸的年生產(chǎn)力。南通九鼎生物工程有限公司今年的預(yù)計(jì)將產(chǎn)量擴(kuò)大到20000噸的年生產(chǎn)力。同時(shí)不容忽視的是汕頭市成祥高聚

25、物科技有限公司和羅賓生化科技有限公司，他們的公司并不生產(chǎn)原材料但能提供改性的聚乳酸原料及成品的實(shí)力驚人，竟達(dá)到了25000噸，。這兩個(gè)公司分別是美國(guó)的Nature Works公司和Shinoka公司的技術(shù)支持著。</p><p>　　除此之外，深圳市的光華偉業(yè)實(shí)業(yè)有限公司及上海的同杰良生物材料有限公司也是兩家專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)且提供聚乳酸原材料和產(chǎn)品廠家，其中的有公司稱其擁有乳酸最新技術(shù)和聚乳酸技術(shù)。這個(gè)公司是上海同杰良生

26、物材料有限公司，但目前尚未實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。</p><p>　　寧波環(huán)球生物材料有限公司由美國(guó)CDP公司提供技術(shù)支持，是一家外商投資企業(yè)。并專(zhuān)門(mén)進(jìn)行聚乳酸的改性和產(chǎn)品的研究，目前在流延薄膜加工上在尋求加工工廠，每月可提供流延膜加工的原料高達(dá)200噸，由此可知該公司的實(shí)力，每年能提供的原料量2400噸左右不是問(wèn)題。</p><p>　　最后，安徽蚌埠的豐原集團(tuán)值得注意的是該公司的L-乳酸產(chǎn)量

27、在亞洲是最大的，據(jù)悉給國(guó)內(nèi)幾家生產(chǎn)聚乳酸的廠家提供原料。但該公司目前只提供L-乳酸及其鹽類(lèi)系列產(chǎn)品，聚乳酸技術(shù)尚在研制當(dāng)中。毫無(wú)疑問(wèn)，如果安徽豐原加入聚乳酸生產(chǎn)企業(yè)的行列，僅在這些原料成本上就足以對(duì)其它類(lèi)似提供原料的企業(yè)構(gòu)成威脅。</p><p>　　1.1.2聚乳酸國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　美國(guó)和日本的科學(xué)家早期在20世紀(jì)30年代末時(shí)，就開(kāi)始進(jìn)行了聚乳酸合成的研究，因其原料成本高

28、，所以一直未得到推廣。直到20世紀(jì)80年代，由于有石油短缺和環(huán)保壓力，促使世界上對(duì)生物可降解的材料研究和發(fā)展再次活躍起來(lái)。日本的鐘紡合纖公司是在玉米深加工的技術(shù)中進(jìn)行研制聚乳酸的。美國(guó)的卡吉爾·道（Cargill-Dow）聚合物公司也名列其中。早在20世紀(jì)60到70年代，在生物可降解塑料篩選過(guò)程中發(fā)現(xiàn)聚乳酸生物可降解性的是日本的鐘紡合纖公司。Cargill-Dow公司在此期間也開(kāi)發(fā)出此種類(lèi)似工藝。最后是于1994年由日本鐘紡合

29、纖公司與島津制作所聯(lián)合開(kāi)發(fā)出了Lactron的PLA纖維，商品名又稱為玉米纖維。</p><p>　　在1997年，Dow聚合物公司比較看好聚乳酸纖維的后期發(fā)展，與Cargill-Dow公司共同發(fā)展，并各占50%的股份下建造了生產(chǎn)線，年產(chǎn)量達(dá)14萬(wàn)噸。2002年投入生產(chǎn)，商品起名為“Nature Works”公司。在2005年，Nature Works公司從兩個(gè)原始公司中獨(dú)立，并更名為英吉爾（Ingeo）公司，當(dāng)

30、時(shí)英吉爾公司一舉成為世界上最大的聚乳酸的獨(dú)立生產(chǎn)廠家。目前全世界英吉爾生產(chǎn)的原料和消費(fèi)品供給100多家公司，商品包括了餐具、個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品、家居用品、服裝、食品包裝以及消費(fèi)類(lèi)的電子產(chǎn)品。除此之外，德國(guó)Uhde Inventa-Fischer公司、德國(guó)巴斯夫公司、荷蘭Hycail公司、意大利Snamprogetti公司等，也開(kāi)發(fā)了聚乳酸的生產(chǎn)技術(shù)。</p><p>　　準(zhǔn)確無(wú)疑日本是最精明的。日本并不可能像美國(guó)、中國(guó)

31、等一樣不斷地生產(chǎn)大量聚乳酸，因?yàn)橹袊?guó)美國(guó)等是玉米資源大國(guó)，而日本沒(méi)有豐富的玉米資源，但日本人善于設(shè)計(jì)和創(chuàng)造。自美國(guó)卡吉爾陶氏（Cargill-Dow）公司發(fā)明了聚乳酸之后，日本就開(kāi)始研制和創(chuàng)新他們的玉米塑料產(chǎn)品加工的方面，世界聚乳酸發(fā)展勢(shì)態(tài)專(zhuān)利系列的分析報(bào)告表明，1985到2005年的20年間日本人是申請(qǐng)專(zhuān)利數(shù)目前十位專(zhuān)利擁有權(quán)人最多的，在聚乳酸方面申請(qǐng)的專(zhuān)利這期間他們占到了總專(zhuān)利數(shù)的50%，日本人聚乳酸改性和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)力還是很有優(yōu)勢(shì)的。

32、</p><p>　　1.1.3聚乳酸國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　聚乳酸在降解塑料領(lǐng)域起步較晚，由于受到其制備工藝、生產(chǎn)成本的限制,應(yīng)用范圍也基本在醫(yī)用等特殊領(lǐng)域上。近年來(lái),因要求保護(hù)環(huán)境，人們重新重視起聚乳酸的生物降解性,開(kāi)始了探索開(kāi)發(fā)將聚乳酸為通用塑料替代產(chǎn)品的道路。雖然PLA樹(shù)脂的價(jià)格還是比較高的,但世界一些主要生產(chǎn)商還是很重視他的發(fā)展。</p><p>

33、;　　1.2聚乳酸國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　針對(duì)于聚乳酸存在的一些缺點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的研究。在塑料的高性能改性中有著廣闊的應(yīng)用前景，研究開(kāi)發(fā)價(jià)格低廉的新型填充粒子，降低材料的成本具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。相信在不久的將來(lái)，隨著人們對(duì)塑料研究的深入，它必將進(jìn)一步工業(yè)化并得到廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　李孝紅[1]和史鐵鈞[2]等人分別論述了PLA在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中應(yīng)用的研究進(jìn)

34、展,其內(nèi)容包括PLA及其共聚物作為藥物的載體、骨科固定及其組織修復(fù)材料、外科縫合線、生理衛(wèi)生材料實(shí)際應(yīng)用的研究進(jìn)展情況。</p><p>　　付學(xué)俊[3]研究了EVA的增韌PLA體系的熱學(xué)、力學(xué)和結(jié)晶性能，結(jié)果表明,EVA加入改善了EVA/PLA共混物的韌性,但由于兩者的相容性差,當(dāng)EVA的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)25%之后,其在PLA中的兩相的黏結(jié)性較差,分散均勻性較差,導(dǎo)致增韌效果明顯下降。</p><

35、;p>　　顧書(shū)英等[4]利用熔融擠出的方法制備了PLA/對(duì)苯二甲酸-1，4-丁二醇三元共聚酯(PLA/PBAT)的共混物。研究結(jié)果表明:三元共混物隨著PBAT的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，沖擊強(qiáng)度及斷裂伸長(zhǎng)率而增大,斷裂伸長(zhǎng)率最大在PBAT為30%的時(shí)候,PBAT的加入達(dá)到9%時(shí)候降低了共混物拉伸、彎曲性能,但拉伸彎曲性能在添加量較少情況下(如5%和10%)下降不大。且經(jīng)過(guò)退火處理卻能夠大大地提高材料維卡軟化的溫度。</p>&

36、lt;p>　　AslanS等[5]研究出PLA-co-PCL共聚物可用來(lái)作為相容劑，能促進(jìn)PCL在PLA基體中的分散，并且隨著兼容劑的添加共混薄膜的機(jī)械性能更良好。用電鏡觀察表明:材料有明顯的相界面在添加相容劑之前，而添加共聚物后，得到了其高度均相結(jié)構(gòu)。</p><p>　　利用機(jī)械共混法富露祥等[6]將PLA與PPC(聚丙撐碳酸亞丙酯)熔融共混,制備出了萬(wàn)全生物降解型塑料PLA/PPC合金。研究顯示出該共

37、混體系有良好的兼容性、熔體流動(dòng)性和力學(xué)性能。PLA與PPC之間存在著比較強(qiáng)的相互作用，PPC的加入后使體系拉伸強(qiáng)度產(chǎn)生不大的下降幅度,斷裂伸長(zhǎng)率升也高到23.8%,比純PLA的提高近20倍。</p><p>　　采用溶液澆鑄加熱壓的方法，王玉林等[7]制備了增強(qiáng)了其中碳纖維聚乳酸復(fù)合材料(CF/PLA)。他們發(fā)現(xiàn)纖維經(jīng)硝酸處理后,復(fù)合材料的界面結(jié)合強(qiáng)度大幅度提高。</p><p>　　程蓉

38、等[8]詳細(xì)論述了PLA的改性技術(shù)和改性后的應(yīng)用進(jìn)展,指出可以通過(guò)共聚、交聯(lián)及表面處理等化學(xué)手段來(lái)改變PLA的分子結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)，賦于PLA新的性能也可通過(guò)共混或者增塑及纖維復(fù)合等物理手段,以適應(yīng)各種不同領(lǐng)域的需要。</p><p>　　盧凌彬等[9]進(jìn)行了綜述近年來(lái)口服及注射藥物用PLA微粒載體的制備工藝。其中指出可以用溶劑萃取、溶劑蒸餾、噴霧干燥和相分離(凝聚)等多種方法制得粒徑<100nm的納米級(jí)微粒

39、和粒徑<125μm的微米級(jí)微粒。目前,美國(guó)食品和藥物管理局(FDA)已批PLGA可作為藥物輸送材料，帶有PLG的載體藥物可進(jìn)入市場(chǎng)和臨床試驗(yàn)，這是PLA在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的非常有突破性進(jìn)展。</p><p>　　韓娟娟等[10]選用柔韌性較好的聚氨酯彈性體（TPU）與聚乳酸PLA熔融共混，以增韌PLA力學(xué)測(cè)試結(jié)果，實(shí)驗(yàn)顯示出30%的TPU使PLA的斷裂伸長(zhǎng)率可提高到602.5%，并且同時(shí)保持了較高屈服強(qiáng)度。&l

40、t;/p><p>　　蘇璇[11]等用熔融共混法來(lái)制備PLA／聚丙撐碳酸酯（PPC）共混物。通過(guò)力學(xué)測(cè)試，表明當(dāng)PPC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)20%時(shí)有明顯的屈服點(diǎn)，隨著PPC的增加共混物的斷裂伸長(zhǎng)率變大，在PPC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)50％為時(shí)，斷裂伸長(zhǎng)率達(dá)到最大值62%。并且在拉伸過(guò)程中也有明顯的頸縮，應(yīng)力之后發(fā)白現(xiàn)象顯示著共混物隨著PPC的不斷增加，從典型的脆性斷裂向韌性轉(zhuǎn)變。</p><p>　　肖淼等[1

41、2]通過(guò)熔融共混法制備聚己內(nèi)酯（PLC）增韌聚乳酸的混合物。過(guò)程中以檸檬酸三丁酯（TBC）作為相容劑，由于在共混材料的時(shí)候兩相之間發(fā)生酯交換反應(yīng)，并生成界面相容劑，PLC分散相的尺寸減小了，兩相之間的相容性改善了。同時(shí)在PLA基體中PCL也起到異相成核的作用，PLA的結(jié)晶度提高了，共混材料的韌性也增強(qiáng)了。測(cè)試結(jié)果表明出PLA／PCL質(zhì)量比為80/20時(shí),共混材料總質(zhì)量的8%是TBC時(shí)，增韌效果最好。</p><p&g

42、t;　　尹靜波等[13]用增塑劑改性聚乳酸，選用增塑劑是檸檬酸酯系列的，通過(guò)相關(guān)測(cè)試表明：這類(lèi)增塑劑均有效降低聚乳酸玻璃化轉(zhuǎn)變的溫度，可克服脆性斷裂，改善其加工性能。并且在比較此類(lèi)增塑劑后得出：含有羥基且構(gòu)成酯的醇相對(duì)分子質(zhì)量若越低的檸檬酸酯可以明顯的降低聚乳酸的玻璃化溫度，提高韌性。但相對(duì)分子質(zhì)量越低就越容易遷移，這會(huì)使材料的耐水性變差。</p><p>　　葛建華等[14]將PLA與具有親水性鏈段的PEG共聚

43、，得到嵌段共聚物。同時(shí)產(chǎn)生了親水的PEG鏈段和親油的PLA鏈段，可以通過(guò)改變共聚物組成來(lái)調(diào)節(jié)材料的親或疏水性能及降解融蝕速率。測(cè)試結(jié)果表明：材料的接觸角由共聚前的46%降到共聚后的10－20％，材料的親水性才大幅改善。</p><p>　　Steve[15]在傳統(tǒng)磷酸鈣玻璃中引入了質(zhì)量分?jǐn)?shù)為22%的Fe2O3,這種生成玻璃纖維的伸展強(qiáng)度大于1000MPa,楊氏模量達(dá)到了60GPa。用其強(qiáng)化PLA以后,材料的力學(xué)性

44、能明顯得到了改善。但由于該纖維與PLA之間界面的結(jié)合能力差,該材料的強(qiáng)度及模量的保持的時(shí)間很短。</p><p>　　使錢(qián)欣[16]用增塑手段去改善PLA的韌性及加工性能,可更使其方便地用于包裝領(lǐng)域和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等。研究表明了用增塑劑比較中，三乙酸甘油酯和檸檬酸三丁酯較有效;隨增塑劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，PLA增塑產(chǎn)物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度而呈線性下降。增塑劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)若小于25%,都可以與PLA兼容。</p>

45、<p>　　張旺璽[17]在PLA/PHA的共混體系中，研究出共組分的摩爾質(zhì)量對(duì)整個(gè)體系的兼容性影響很大,尤其是PLA的摩爾質(zhì)量。由微生物合成的最具代表性的脂肪族聚酯是聚羥基脂肪酸酯(PHA)。</p><p>　　Woo[18]等用六次甲基二異氰酸酯作為擴(kuò)鏈劑,首次就成功對(duì)聚乳酸進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)。封端江[19]用甲苯二異氰酸酯、三官能團(tuán)異氰酸酯來(lái)進(jìn)行擴(kuò)鏈聚乳酸,產(chǎn)物相對(duì)分子質(zhì)量已高達(dá)幾十萬(wàn)。</

46、p><p>　　我國(guó)的鄧先模、沈之荃等[20]學(xué)者大量的研究了在PLA及其共聚物合成的催化體系方面的工作,并在溫和的互相反應(yīng)條件下,合成且得到了超高分子量的PLA。</p><p>　　李雪盛[21]采用溶液接枝的方法進(jìn)行制備了聚乳酸接枝丙烯酸β－羥乙酯，對(duì)聚乳酸接枝物的親水性和降解性進(jìn)行了考察，研究結(jié)果說(shuō)明，聚乳酸接枝丙烯酸β－羥乙酯體內(nèi)，具有均優(yōu)于PLA外降解性能，并具有良好的安全性及生物

47、相容性。</p><p>　　汪朝陽(yáng),趙耀明[22]研究表明,在一定溫度和真空度下，經(jīng)過(guò)特殊處理的丙交酯與HA微?；旌?。效果最好的是用引發(fā)劑引發(fā)的丙交酯開(kāi)環(huán)聚合原位成型法,可以得到HA與PLLA的復(fù)合材料，其中兩物質(zhì)之間存在化學(xué)結(jié)合力。</p><p>　　1.3聚乳酸研究意義</p><p>　　PLA雖具有諸多優(yōu)良性能，優(yōu)異的生物降解性、相溶性和可吸收性，容易做

48、成各種形狀和色彩的透明制品等[23]，其應(yīng)用范圍從最初僅用于手術(shù)縫合線、藥物載體等的醫(yī)用領(lǐng)域，向服裝纖維、汽車(chē)內(nèi)裝部件各類(lèi)包裝材料，等通用高分子材料的領(lǐng)域也迅速擴(kuò)展,展現(xiàn)誘人的發(fā)展活力和潛力[24]。</p><p>　　聚乳酸（PLA）具有最好的抗拉強(qiáng)度及延展度。聚乳酸也可以各種比較普通加工方式生產(chǎn),例如：熔化擠出、射出、吹膜、發(fā)泡及真空成型,與目前廣泛能使用的聚合物都有類(lèi)似的成形條件,它還具有與傳統(tǒng)薄膜同等的

49、印刷性能。如此看來(lái)，聚乳酸就可應(yīng)各業(yè)界的需求來(lái)制成各種的應(yīng)用產(chǎn)品[25]。</p><p>　　因此，PLA在我國(guó)的發(fā)展?jié)摿薮?。但是，PLA也存在一些缺點(diǎn)，性脆、斷裂伸長(zhǎng)小、韌性差、熱穩(wěn)定性差、成本高等問(wèn)題會(huì)限制其應(yīng)用范圍。高聚物共混改性可屬于物理改性,尚未改變高聚物大分子鏈的結(jié)構(gòu),保留了原有高聚物諸多的優(yōu)點(diǎn),并通過(guò)添加其他新物質(zhì),進(jìn)行改變。改變了聚集態(tài)結(jié)構(gòu),從而給予高聚物某些新的性能[26]。通過(guò)共混改性,不

50、僅能夠改善聚合物的性能,還可以達(dá)到降低成本的目的,控制價(jià)格制作用途廣泛的材料。聚合物共混是改善聚合物的韌性的其中一種方法。</p><p>　　EMA具有很好的反應(yīng)活性、流動(dòng)性和結(jié)晶性，可與多種塑料具有較良好的相容性，在加工的過(guò)程中有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性。且高分子聚合物復(fù)合材料作為20世紀(jì)發(fā)展起來(lái)的材料，具有優(yōu)越的綜合性能，相對(duì)較為簡(jiǎn)便的成型工藝，以及極為廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，而獲得了迅猛的發(fā)展[27]。</p>

51、<p>　　綜上所述，通過(guò)填充EMA，對(duì)PLA進(jìn)行改性形成復(fù)合板材和印刷適性的影響研究具有重大的意義。且隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，也會(huì)使得這項(xiàng)研究具有較大的可行性。</p><p><b>　　2實(shí)驗(yàn)材料及原理</b></p><p><b>　　2.1實(shí)驗(yàn)儀器</b></p><p>　　電子天平JY-2Mm

52、ax=120g，上海蒲春計(jì)量?jī)x器有限公司；塑料注射成型機(jī)SY200-1，理論注射容積22cm3，武漢怡楊塑料機(jī)械有限公司；塑料切割機(jī)，SJ-20＊25型塑料擠出機(jī)，哈爾濱特種塑料有限公司；微機(jī)控制電子萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)機(jī)型號(hào)RGD-5，規(guī)格5KW，負(fù)荷傳感器5000N，尼康顯微鏡，LV100POL，蘇州滬量精密儀器有限公司；深圳市瑞格爾儀器有限公司；UJ-40沖擊試驗(yàn)機(jī)，承德實(shí)驗(yàn)廠；烘箱型號(hào)WGL-65B，溫度范圍300±5攝氏度，電壓

53、220±22伏特，頻率50±1赫茲，功率1500瓦，天津市泰斯特儀器有限公司；油墨；80目的尼龍絲網(wǎng)；刮板；游標(biāo)卡尺500-752-10，上海石環(huán)機(jī)電有限公司；燒杯；玻璃培養(yǎng)皿；玻璃棒；量筒；酒精燈。</p><p><b>　　2.2實(shí)驗(yàn)材料</b></p><p>　　聚乳酸(PLA)：商品牌號(hào)AI-1001，熔融指數(shù)(190°C，2

54、.16kg)7~8g/10min，粘均分子量7.2×104，深圳市易生新材料有限公司。其產(chǎn)品規(guī)格如下表2-1所示；乙烯丙烯酸甲酯(EMA)：商品牌號(hào)2003F，熔融指數(shù)(190°C，2.16kg)≤8g/10min，斷裂伸長(zhǎng)率637%，浙江杭州鑫富藥業(yè)股份有限公司。乙二醇乙醚天津市天力化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)的，表面張力原料，無(wú)色液體，幾乎無(wú)味，能與水醇、乙醚及液體酯類(lèi)相混溶；溶劑型油墨。</p><

55、p>　　表2-1乙烯丙烯酸甲酯的產(chǎn)品規(guī)格</p><p>　　2.3PLA／EMA復(fù)合板材樣品制備</p><p>　　實(shí)驗(yàn)前，將實(shí)驗(yàn)需要的燒杯、玻璃培養(yǎng)皿用清水洗凈并烘干，用棉簽酥取少量硅油涂抹于洗凈的培養(yǎng)皿中，將PLA、EMA等樣品在真空干燥箱中60°C干燥24小時(shí)，以避免水分對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響。</p><p>　　(1)將PLA、EMA，分別

56、按95/5、85/15、75/25、100/0、0/100的質(zhì)量配比進(jìn)行混合均勻，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出，制得PLA/EMA復(fù)合材料，經(jīng)塑料注射成型機(jī)制成試樣。</p><p>　　(2)將PLA、EMA和油酸，分別按95/5/0.5、85/15/0.5、75/25/0.5、100/0/0.5、0/100/0.5的質(zhì)量配比進(jìn)行混合均勻，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出，制得PLA/EMA復(fù)合材料，經(jīng)塑料注射成型機(jī)制成試樣。

57、</p><p>　　2.4拉伸實(shí)驗(yàn)樣品制備及步驟</p><p>　　2.4.1實(shí)驗(yàn)樣品制備</p><p>　　根據(jù)GB1040-79，如圖2-1所示，注塑成型機(jī)擠出成型過(guò)程中注意不要出現(xiàn)豁口或者小飛邊，如果出現(xiàn)，會(huì)嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。</p><p>　　圖2-1樣品注塑成型示列（單位：mm）</p><

58、p><b>　　2.4.2實(shí)驗(yàn)步驟</b></p><p>　　測(cè)試方法參照GB/T1040.1-2006拉伸總則，濕度為80%、實(shí)驗(yàn)溫度為250C。首先檢查各電纜是否完好，限位裝置是否正常，接通電源，依次打開(kāi)萬(wàn)能拉力機(jī)，RGD-5，由深圳瑞格爾有限公司生產(chǎn)，等待機(jī)器預(yù)熱15min，打開(kāi)軟件，注意先開(kāi)主機(jī)，后開(kāi)控制器；然后按需要選擇夾具及安裝，用手動(dòng)操作盒控制機(jī)器橫梁移動(dòng)至合適的位置，

59、以便安裝夾具、試樣，即根據(jù)夾具和具體的實(shí)驗(yàn)要求調(diào)整好限位位置，旋緊限位旋鈕；進(jìn)行載荷電路調(diào)零，即先按“電路調(diào)零”鍵，再按“載荷調(diào)零”鍵，如此重復(fù)2~3次；選擇載荷量程（試樣理論最大力值為所選檔位的大約60~70%），在操作軟件的系統(tǒng)配置菜單中依次設(shè)置實(shí)驗(yàn)方式為拉伸，選擇傳感器；設(shè)置實(shí)驗(yàn)的各參數(shù)：實(shí)驗(yàn)速度設(shè)為15mm/min、標(biāo)距為50mm、寬度為10mm、厚度為1.5mm、預(yù)加張力為0.5N、給定應(yīng)力為0MPa、給定伸長(zhǎng)率為100%，試

60、樣形狀為板材；然后開(kāi)始運(yùn)行，使用手動(dòng)操作盒夾住試樣兩端；進(jìn)行載荷調(diào)零、變形調(diào)零、位移調(diào)零；按壓“試樣開(kāi)始”鍵，觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程至實(shí)驗(yàn)結(jié)束；觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，即載荷-位移曲線、試樣在斷裂過(guò)程中的最大載荷、拉伸強(qiáng)度、彈性模量、屈服強(qiáng)度</p><p>　　2.5沖擊強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)原理及步驟</p><p><b>　　2.5.1實(shí)驗(yàn)原理</b></p>&l

61、t;p>　　實(shí)驗(yàn)原理：沖擊強(qiáng)度σi是衡量材料韌性的一種指標(biāo)，通常定義為試樣在沖擊載荷W的作用下折斷或折裂時(shí)單位截面積所吸收的能量，見(jiàn)式（2-1）</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中：W——沖斷試樣所消耗的功；</p><p>　　b——樣品寬度，單位mm；</p><p>　　

62、d——樣品厚度，單位mm。</p><p>　　沖擊強(qiáng)度的測(cè)試方法很多，應(yīng)用較廣的有擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)、落重式?jīng)_擊實(shí)驗(yàn)和高速拉伸實(shí)驗(yàn)三類(lèi)。各種沖擊實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果很不一致，不同的實(shí)驗(yàn)方法常給出不同的聚合物沖擊強(qiáng)度順序。而且用給定的方法測(cè)得的值也不可能是材料常數(shù)，它與試樣的幾何形狀和尺寸有很大關(guān)系，薄的試樣一般比厚的試樣給出較高的沖擊強(qiáng)度。</p><p>　　擺錘式?jīng)_擊強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)是讓重錘擺動(dòng)沖擊標(biāo)準(zhǔn)

63、試樣，測(cè)量擺錘沖斷試樣消耗的功。試樣的安放方式有簡(jiǎn)支梁和懸臂梁式，本實(shí)驗(yàn)選擇的是懸臂梁式。懸臂梁式擺錘沖擊實(shí)驗(yàn)的試樣的一端被固定，擺錘沖擊自由端。試樣要用帶三角缺口的，由特定的儀器造成。采用帶缺口的目的是使缺口處的截面積大大的減小，受沖擊時(shí)試樣斷裂一定發(fā)生在這一薄弱處，所有的沖擊能量都能在局部地區(qū)被吸收，從而提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。</p><p>　　懸臂梁式?jīng)_擊強(qiáng)度定義為試樣沖擊破壞過(guò)程所吸收的能量與試樣缺口處原始

64、橫截面積之比，kJ/m2。</p><p>　　2.5.2實(shí)驗(yàn)樣品制備</p><p>　?。?）按實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求將需測(cè)試的5個(gè)試樣裁切，缺口試樣加工時(shí)要特別小心，缺口尺寸和角要嚴(yán)格的控制。</p><p>　　（2）按力學(xué)測(cè)試總要求對(duì)試樣進(jìn)行預(yù)處理。</p><p>　?。?）測(cè)量試樣中間部位的寬和厚，準(zhǔn)確至0.05mm，測(cè)量缺口試樣的剩余厚

65、度。</p><p><b>　　2.5.3實(shí)驗(yàn)步驟</b></p><p>　　（1）校驗(yàn)沖擊試驗(yàn)機(jī)的零點(diǎn)，且每做一組試樣需要校準(zhǔn)一次。</p><p>　?。?）按標(biāo)準(zhǔn)方法規(guī)定調(diào)節(jié)好跨度，放好試樣，試樣寬面緊貼在支座上。</p><p>　?。?）一切準(zhǔn)備好之后，進(jìn)行沖擊實(shí)驗(yàn)。由刻度盤(pán)讀取沖斷試樣所消耗的功。凡試樣未

66、被沖斷或未斷在三等分中間部分或缺口處，該試樣作廢，另補(bǔ)試驗(yàn)。</p><p>　　（4）進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)驗(yàn)沖擊強(qiáng)度,見(jiàn)式（2-2）</p><p><b>　　（2-2）</b></p><p>　　式中：W——試樣吸收的沖擊能量；</p><p>　　b——試樣寬度mm；</p><p>　　d

67、——試樣厚度mm；</p><p><b>　?。?）實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)</b></p><p>　?、佼?dāng)擺動(dòng)軸承定期未清洗擺動(dòng)不靈活時(shí)，能量損失超差，是用前應(yīng)清洗并加油。</p><p>　?、诋?dāng)沖擊試樣定期磨損引起刀刃鉗口變形時(shí)，應(yīng)更換其磨損件。</p><p>　?、墼趯?shí)驗(yàn)中經(jīng)常出現(xiàn)打死現(xiàn)象，擺桿容易出現(xiàn)彎曲變形，影響測(cè)

68、試精度，故對(duì)測(cè)定材料能量的大小選用相應(yīng)能量等級(jí)的沖擊擺盡量避免打死現(xiàn)象。</p><p>　　2.6表面張力實(shí)驗(yàn)原理及步驟</p><p><b>　　2.6.1實(shí)驗(yàn)原理</b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)原理：由于直接制成的復(fù)合板材表面張力較低不易印刷，所以選用火焰法來(lái)進(jìn)行表面處理。表面張力是材料表界面的最基本性能之一，印刷塑料薄膜時(shí)，首先要確

69、保塑料薄膜有足夠的表面張力，表面張力關(guān)系到油墨在薄膜表面的附著牢度。如果薄膜的表面張力過(guò)低，會(huì)使印刷到其表面的油墨很容易就脫落，進(jìn)而影響印刷效果。因固體材料表面分子沒(méi)有流動(dòng)性，其表面張力的測(cè)定只能通過(guò)間接的方法或估算而得。對(duì)于樹(shù)脂薄膜，由于使用的油墨類(lèi)型不同，對(duì)應(yīng)的表面張力要求也有差別：若使用溶劑型油墨印刷，要求38-42dyne/cm；若使用水性油墨印刷，要求46-48dyne/cm。塑料薄膜表面能的測(cè)定主要是依據(jù)GB/T14216來(lái)

70、進(jìn)行的，薄膜表面張力配比表，如表2-2所示。</p><p>　　關(guān)于潤(rùn)濕的嚴(yán)格熱力學(xué)定義是：固體與液體接觸后，體系的自由焓降低時(shí)，稱為潤(rùn)濕。水滴外表層的切線與固體表面所形成的接觸角，圖（2-2中夾角θ），就表示該表面潤(rùn)濕性能的強(qiáng)弱，接觸角越大，潤(rùn)濕性能越差。當(dāng)θ＞90°則因潤(rùn)濕張力小而不潤(rùn)濕；θ＜90°則潤(rùn)濕；而在θ=0°時(shí)，潤(rùn)濕張力最大，可以完全潤(rùn)濕，即液體在固體表面上自由鋪展。

71、固體—液體相面潤(rùn)濕張力如圖2-2所示。</p><p>　　用一系列表面張力逐漸增加的混合的溶液涂覆于薄膜表面，直至混合的溶液能恰好使薄膜表面潤(rùn)濕，此時(shí)該混合液的表面張力值就近似地作為測(cè)算試樣的表面潤(rùn)濕張力。</p><p>　　表2-2薄膜表面張力配比表</p><p>　　圖2-2固體—液體相面潤(rùn)濕張力圖</p><p><b>

72、;　　2.6.2實(shí)驗(yàn)步驟</b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)操作：按照配比表，配比出15組表面張力測(cè)試液。先取出乙烯丙烯酸甲酯和油酸的空白樣品，從表面張力數(shù)小的配比液開(kāi)始，用酒精棉蘸取表面張力測(cè)試液，均勻的涂抹樣品上，觀察配比液在樣品上的狀態(tài)。如果觀察到配比液在樣品上均勻的附著并不呈現(xiàn)水珠狀態(tài)，則繼續(xù)取下一組配比液涂抹，觀察，直到觀察到配比液出現(xiàn)水珠狀，則進(jìn)行記錄下前一組配比液的配比數(shù)及其對(duì)應(yīng)的表面張力

73、數(shù)。此時(shí)該樣品的表面張力就測(cè)試完畢。先利用酒精燈點(diǎn)燃，將復(fù)合板材樣品進(jìn)行火焰加熱處理，使表面熔融的狀態(tài)后在進(jìn)行測(cè)量。然后依次對(duì)含有乙烯丙烯酸甲酯為0%(0g)、5%(5g)、15%(15g)、25%(25g)、100%(100g)（不含油酸）的樣品的表面張力進(jìn)行測(cè)定，第一系列樣品測(cè)試結(jié)束。最后進(jìn)行第二系列樣品的測(cè)試，第二系列樣品均含0.5%的油酸，含有乙烯丙烯酸甲酯為0%(0g)、5%(5g)、15%(15g)、25%(25g)、100

74、%(100g)。其表面張力測(cè)試方法如上述。</p><p>　　2.7油墨附著力實(shí)驗(yàn)原理及步驟</p><p><b>　　2.7.1實(shí)驗(yàn)原理</b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)原理：油墨附著力大小是印刷適性的一項(xiàng)重要指標(biāo)，通常定義為油墨和承印物之間接觸部分的相互吸引力。分子力的一種表現(xiàn)。只有當(dāng)印刷時(shí)兩種物質(zhì)的分子十分接近時(shí)才顯現(xiàn)出來(lái)。</

75、p><p><b>　　2.7.2實(shí)驗(yàn)步驟</b></p><p>　　在制得的10塊樣品板上印刷相同圖案，要求印刷時(shí)印刷壓力相同，油墨狀態(tài)也相同。印好后置于烘箱中30min，然后室溫干燥8h，用透明膠帶在相同圖案相同位置粘上（粘貼面積為6x10mm），然后給10塊粘貼位置相同壓力，使之粘牢，等待5min，快速揭下膠帶，觀察揭下油墨面積和密度，拍照儲(chǔ)存。</p>

76、;<p>　　2.8紅外光譜圖像分析</p><p><b>　　2.8.1實(shí)驗(yàn)原理</b></p><p>　　紅外光譜是當(dāng)分子受到紅外區(qū)域的電磁輻射后，吸收一部分紅外光，使分子中原子的振動(dòng)能級(jí)與轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷所產(chǎn)生的分子吸收光譜。紅外光譜是有機(jī)官能團(tuán)鑒定及結(jié)構(gòu)分析研究的常用方法。</p><p><b>　　2.8.2

77、實(shí)驗(yàn)步驟</b></p><p><b>　　打開(kāi)電腦和紅外機(jī)</b></p><p><b>　　先測(cè)空氣的紅外光譜</b></p><p>　　取5g溴化鉀，用瑪瑙研缽研細(xì)（盡可能細(xì)）做兩個(gè)溴化鉀壓片，在上面滴一點(diǎn)苯乙烯，測(cè)紅外光譜，保存ASC數(shù)據(jù)，截圖保存</p><p>　　分別

78、取0.2g鄰苯二甲酸酐和0.2g順丁烯二酸酐和上步剩下的溴化鉀一起研磨，制壓片測(cè)紅外光譜，保存ASC數(shù)據(jù)，截圖保存</p><p>　　取0.5g不飽和聚酯樹(shù)脂板的鋸末和5g溴化鉀一起研細(xì)，制壓片測(cè)紅外光譜，保存ASC數(shù)據(jù)，截圖保存</p><p>　　取較透明的不飽和聚酯樹(shù)脂板用鉗子取一小塊，測(cè)紅外光譜，保存ASC數(shù)據(jù)，截圖保存</p><p><b>

79、　　清潔實(shí)驗(yàn)臺(tái)，關(guān)機(jī)</b></p><p><b>　　3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析</b></p><p>　　3.1 拉伸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析</p><p>　　3.1.1 PLA復(fù)合材料中不同EMA含量的位移載荷關(guān)系</p><p><b>　　位移／mm</b></p><p&

80、gt;　　圖3-1PLA復(fù)合材料中不同EMA含量的位移載荷關(guān)系</p><p>　　如圖3-1所示，圖中縱坐標(biāo)表示載荷，橫坐標(biāo)表示位移，隨著乙烯丙烯酸甲酯的增加，試樣承受的最大載荷慢慢減小，含EMA為5%時(shí)，載荷最大為2907.14N，這可能是因?yàn)殡S著乙烯丙烯酸甲酯越多的的加入，不參與聚合的EMA的量越多，導(dǎo)致聚合物分子間的范德華力和氫鍵結(jié)合力下降，從而導(dǎo)致聚合物總的結(jié)合力下降，因而使得試樣能夠承受的最大載荷減小

81、。</p><p>　　3.1.2 PLA復(fù)合材料中不同EMA含量與斷裂強(qiáng)度的關(guān)系</p><p>　　圖3-2PLA復(fù)合材料中不同EMA含量與斷裂強(qiáng)度關(guān)系</p><p>　　如圖3-2所示，縱坐標(biāo)表示樣品的斷裂強(qiáng)度（Rupture strength），橫坐標(biāo)表示樣品含有乙烯丙烯酸甲酯的量。斷裂強(qiáng)度表征的是材料發(fā)生斷裂時(shí)的最大應(yīng)力與斷裂橫截面積的比值。樣品斷裂強(qiáng)度

82、EMA的含量的增加先快速增加達(dá)到最大值后又下降，當(dāng)EMA含量為5%時(shí)達(dá)到最大值為2154.29MPa，從分子結(jié)構(gòu)的角度來(lái)看，聚合物之所以具有抵抗外力破壞的能力，主要是靠分子內(nèi)的化學(xué)鍵合力、分子間的范德華力和氫鍵，這有可能與PLA具有良好的生物相容性有關(guān)，當(dāng)加入一定量的EMA時(shí)，有可能增加了聚合物分子內(nèi)的化學(xué)鍵合力、分子間的范德華力和氫鍵，而當(dāng)加入較多的EMA時(shí)，可能由于EMA造成聚合物分子間的結(jié)合力下降，強(qiáng)度降低。其次，溫度和式樣橫截面

83、積也能影響復(fù)合材料斷裂強(qiáng)度。</p><p>　　3.1.3 PLA復(fù)合材料中不同EMA含量與斷裂伸長(zhǎng)率的關(guān)系</p><p>　　圖3-3PLA復(fù)合材料中不同EMA含量與斷裂伸長(zhǎng)率的關(guān)系</p><p>　　如圖3-3所示，縱坐標(biāo)表示試樣斷裂伸長(zhǎng)率，橫坐標(biāo)表示試樣中乙烯丙烯酸甲酯的含量。斷裂伸長(zhǎng)率是衡量材料韌性的指標(biāo)，隨著乙烯丙烯酸甲酯含量從0g增加到100g，試

84、樣的斷裂伸長(zhǎng)率也隨之增加，由最初的6.64%增加到7.58%，樣品斷裂伸長(zhǎng)率隨著EMA的含量的增加快速增加達(dá)到最大值，當(dāng)EMA含量為100%時(shí)達(dá)到斷裂伸長(zhǎng)率的最大值為7.58%，表明乙烯丙烯酸甲酯能夠有效提高材料的柔韌性。</p><p>　　3.1.4 PLA復(fù)合材料中不同EMA含量與抗拉強(qiáng)度的關(guān)系</p><p>　　如圖3-4所示，縱坐標(biāo)表示薄膜樣式的抗拉強(qiáng)度(tensile str

85、ength)，橫坐標(biāo)表示式樣含有乙烯丙烯酸甲酯的含量?？估瓘?qiáng)度指的是材料在拉斷前承受的最大應(yīng)力值，對(duì)于塑性材料，表征的是材料最大均勻塑性變形的抗力。式樣抗拉強(qiáng)度隨的乙烯丙烯酸甲酯含量的增加先快速增加達(dá)到最大值后又下降，由1638.57MPa增加到2835.65MPa，</p><p>　　圖3-4PLA復(fù)合材料中不同EMA含量與抗拉強(qiáng)度的關(guān)系</p><p>　　在EMA含量為15%時(shí)達(dá)到

86、最大值為2835.65MPa，且當(dāng)EMA含量為25%時(shí)降低到1955.00MPa，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于不含EMA時(shí)的抗拉強(qiáng)度1638.75MPa，這表明填充一定量的乙烯丙烯酸甲酯有可能增加了復(fù)合材料分子間的結(jié)合力，導(dǎo)致抗拉強(qiáng)度上升從而導(dǎo)致樣品的抗變形能力降低。</p><p>　　3.1.5PLA復(fù)合材料中不同EMA含量與屈服載荷的關(guān)系</p><p>　　圖3-5PLA復(fù)合材料中不同EMA含量與屈

87、服載荷的關(guān)系</p><p>　　如圖3-5所示，縱坐標(biāo)表示試樣的屈服載荷(yield load)，橫坐標(biāo)表示試樣含有EMA的含量。屈服載荷即是試樣的面積與屈服強(qiáng)度的乘積，表征材料抵抗微量塑性變形的能力，試樣屈服載荷隨EMA的含量的增加先緩慢增加達(dá)到最大值后又快速下降，在EMA含量為15%時(shí)達(dá)到最大值為368.27MPa，表明填充一定量的EMA能夠有效提高材料抵抗塑性變形的能力。影響屈服載荷的因素除了試樣面積外，

88、分子間的結(jié)合鍵、組織、結(jié)構(gòu)、原子本性以及溫度、應(yīng)變速率等也能影響材料的屈服載荷。</p><p>　　由以上分析可得，當(dāng)EMA的含量為15%時(shí)，復(fù)合材料的斷裂強(qiáng)度與屈服載荷達(dá)到最大值，且抗拉強(qiáng)度與未添加EMA時(shí)相比也有明顯增強(qiáng)。表面試樣EMA的最佳填充量為15%。</p><p>　　3.2沖擊強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)分析</p><p>　　表3-1PLA復(fù)合材料中不同EMA含量

89、沖擊強(qiáng)度及斷裂情況</p><p>　　沖擊強(qiáng)度是衡量材料韌性的一種指標(biāo)，表征的是材料抵抗沖擊載荷破壞的能力，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨EMA含量的增大，式樣沖擊強(qiáng)度先從空白樣本然的2.8155kJ/cm2后逐漸增大，當(dāng)式樣中乙烯丙烯酸甲酯的含量為15%時(shí)，沖擊強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到最大為6.0155kJ/cm2且式樣沒(méi)有發(fā)生斷裂。這說(shuō)明當(dāng)乙烯丙烯酸甲酯含量為15%時(shí)材料的抗沖擊強(qiáng)度最好。這可能是因?yàn)檫m量EMA的加入使得分子間距離增

90、大，分子間的作用力減小，而沖擊強(qiáng)度得到提高。當(dāng)加入過(guò)量的EMA時(shí)，可能存在的EMA不反應(yīng)，大大增加了聚合物分子間間隙，導(dǎo)致沖擊強(qiáng)度減小且發(fā)生斷裂，其次，隨著EMA的增加，試樣中也更易產(chǎn)生氣泡，從而使得試樣更易斷裂。也就是說(shuō)，當(dāng)乙烯丙烯酸甲酯含量為15%時(shí)材料的韌性最好。</p><p>　　圖3-6 PLA復(fù)合材料中EMA含量與沖擊強(qiáng)度的關(guān)系</p><p><b>　　3.3表

91、面張力實(shí)驗(yàn)</b></p><p>　　由于直接制成的復(fù)合板材表面張力較低不易印刷，所以選用火焰法來(lái)進(jìn)行表面處理。表面張力是材料表界面的最基本性能之一，印刷塑料薄膜時(shí)，首先要確保塑料薄膜有足夠的表面張力，表面張力關(guān)系到油墨在薄膜表面的附著牢度。表面張力指PLA對(duì)油墨的附著能力，表面張力值越大，表示復(fù)合塑料薄膜對(duì)油墨的附著能力越強(qiáng)。如圖3-7所示，橫坐標(biāo)表示實(shí)驗(yàn)試樣中EMA的含量、縱坐標(biāo)表示樣品的表面張

92、力(surface tension)值。分析可得：</p><p>　　圖3-7試樣中EMA含量與表面張力的關(guān)系</p><p>　　表3-2PLA復(fù)合材料中不同EMA的含量的表面張力數(shù)值</p><p>　?。?）對(duì)于含不同量的乙烯丙烯酸甲酯制成的PLA／EMA復(fù)合板材材料，其表面張力在38與41達(dá)因之間，這說(shuō)明該P(yáng)LA／EMA復(fù)合材料可以用溶劑型油墨進(jìn)行印刷。&

93、lt;/p><p>　?。?）圖3-7中圖像先上升后減小，表明乙烯丙烯酸甲酯的含量可以影響PLA／EMA復(fù)合材料塑料薄板的表面張力，其表面張力值隨著乙烯丙烯酸甲酯含量的增加先增加然后降低，當(dāng)乙烯丙烯酸甲酯添加量為15%時(shí)表面張力值最大為41達(dá)因。這可能與乙烯丙烯酸甲酯具有良好的生物相容性和較高的降解和可吸收性有關(guān)，且乙烯丙烯酸甲酯粒子具有小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和量子效應(yīng)等獨(dú)特的特性。但隨著過(guò)多的乙烯丙烯酸甲酯的加入，有

94、可能反而破壞了分子之間的相容性，物質(zhì)間反應(yīng)減弱，導(dǎo)致表面張力減小。</p><p>　　表3-3含有0.5%油酸的PLA中不同EMA的含量的復(fù)合材料的表面張力數(shù)值</p><p>　　如圖3-8所示，橫坐標(biāo)表示實(shí)驗(yàn)式樣含不同乙烯丙烯酸甲酯的含量、縱坐標(biāo)表示薄膜的表面張力(surface tension)值。對(duì)于含0.5%油酸的試樣，隨乙烯丙烯酸甲酯增加，表面張力先增大然后減小，當(dāng)乙烯丙烯酸

95、甲酯添加量為15%時(shí)表面張力值最大為43達(dá)因。</p><p>　　表明0.5%油酸的含量可以影響材料的表面張力，使所有式樣表面張力整體都有所提升，并沒(méi)有提高個(gè)別式樣的表面張力，足以證明，式樣未與油酸發(fā)生反應(yīng)，油酸可以提高式樣的表面張力。</p><p>　　圖3-8含有0.5%油酸的試樣中EMA含量與表面張力關(guān)系</p><p>　　3.4印刷適應(yīng)性分析</

96、p><p>　　圖3-9空白樣品及其膠帶粘貼后效果的圖像</p><p>　　圖3-10含5%EMA的樣品及其粘貼后效果的圖像</p><p>　　圖3-11含15%EMA的樣品及其粘貼后效果的圖像</p><p>　　圖3-12含25%EMA的樣品及其粘貼后效果的圖像</p><p>　　如以上四組圖所示，按粘貼效果比較

97、分析得，含PLA中EMA為15%的復(fù)合板材樣品印刷適應(yīng)性最好，試樣印刷均勻，幾乎油墨未被粘貼下來(lái)，其表面張力最大，印刷適性有很大優(yōu)勢(shì)。從效果來(lái)分析，含5%的EMA的PLA復(fù)合板材樣品印刷適性并不好于空白樣品，印刷效果較不理想。在圖像可以看出，含15%的EMA的PLA復(fù)合板材油墨附著均勻，色彩明亮，并且比空白樣品的印刷適性有所提高。隨著EMA添加量的增加，試樣透明度不斷增大，印刷被粘掉的現(xiàn)象也愈來(lái)愈嚴(yán)重，印刷適性突然下降例如含EMA的25

98、%的PLA復(fù)合板材上油墨附著不牢固，產(chǎn)生脫落，其次，印品上粘附的細(xì)毛及灰塵也能影響印刷效果?？瞻讟悠芳僂MA的質(zhì)地透明度較高，適量的添加少量的EMA，印刷質(zhì)量明顯增強(qiáng)，不僅可以提高了復(fù)合板材材料的透明度，還能夠提高復(fù)合板材材料的印刷適應(yīng)性。</p><p>　　綜上所述，在PLA中EMA含量為15%的復(fù)合板材樣品印刷適應(yīng)性最好，并且印刷效果明顯增強(qiáng)，其表面張力也是最大的，并且印刷效果均勻良好，油墨牢固，未被膠帶粘

99、下。</p><p>　　如上比例將制作好的復(fù)合板材的樣品都加入0.5%質(zhì)量比的油酸，再進(jìn)行比較，效果如下：</p><p>　　圖3-13空白樣品＋0.5%油酸的樣品及其粘貼后效果的圖像</p><p>　　圖3-14含5%EMA＋0.5%油酸的樣品及其粘貼后效果的圖像</p><p>　　圖3-15含15%EMA＋0.5%油酸的樣品及其粘

100、貼后效果的圖像</p><p>　　圖3-16含25%EMA＋0.5%油酸的樣品及其粘貼后效果的圖像</p><p>　　如以上四組圖所示，按粘貼效果比較分析得，加油酸后，含PLA中EMA為15%的復(fù)合板材樣品仍然印刷適應(yīng)性最好，試樣印刷均勻，幾乎油墨未被粘貼下來(lái)，其表面張力最大，印刷適性有很大優(yōu)勢(shì)。加入油酸后，適量的添加少量的EMA，普遍印刷性能有所增強(qiáng)，不僅可以提高了復(fù)合板材材料的透明

101、度，還能夠提高復(fù)合板材材料的印刷適應(yīng)性。</p><p><b>　　3.5紅外光譜分析</b></p><p>　　圖3-17空白樣品紅外光譜的圖像</p><p>　　圖3-18含15%EMA的樣品及其紅外光譜的圖像</p><p>　　如圖所示，含PLA中EMA為15%的復(fù)合板材樣品的紅外光譜與空白樣品進(jìn)行比較，紅

102、外光譜峰值沒(méi)有太大變化，未出現(xiàn)新的峰值，沒(méi)有物質(zhì)分子間的化學(xué)鍵斷裂和新增。在熔融下，PLA和EMA兩種物質(zhì)只是進(jìn)行了共混，沒(méi)有新物質(zhì)產(chǎn)生，所以并未發(fā)生任何化學(xué)變化。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨著乙烯丙烯酸甲酯的增加，試樣承受的最大載荷慢慢減小，含EMA為25%時(shí)，載荷最小為1638.57N，含EMA為15%時(shí)，載荷

103、最大為2907.14N。隨著EMA含量的增加，材料承受的最大載荷緩慢降低，從2907.14N降低到1688.57N，含EMA為25%時(shí)，載荷最小為83.36N；斷裂強(qiáng)度先增加達(dá)到最大值1537.14MPa后又下降到1104.29MPa，當(dāng)EMA含量為5%時(shí)斷裂強(qiáng)度達(dá)到最大值為2154.29MPa；斷裂伸長(zhǎng)率由最初的6.64%增加到7.58%，當(dāng)EMA含量為100%時(shí)達(dá)到斷裂伸長(zhǎng)率的最大值為7.58%，表明乙烯丙烯酸甲酯能夠有效提高材料的

104、柔韌性。抗拉強(qiáng)度從1975.43MPa急劇升高到2154.29MPa然后緩慢降低到1688.57MPa。</p><p>　　隨著填充的EMA的增多，試樣沖擊強(qiáng)度由初始的2.8041kJ/cm2增加到最大為6.0155kJ/cm2然后降低到4.5066kJ/cm2，當(dāng)式樣中EMA的含量為15%時(shí)，沖擊強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到最大為6.0155kJ/cm2且式樣沒(méi)有發(fā)生斷裂。這說(shuō)明當(dāng)乙烯丙烯酸甲酯含量為15%時(shí)材料的抗沖擊強(qiáng)度

105、最好。</p><p>　　材料表面張力值隨著EMA含量的增加先增加然后降低，當(dāng)EMA含量為15%時(shí)，表面張力最大為41達(dá)因，對(duì)于含15%EMA的試樣，隨0.5%的油酸增入，表面張力仍然先增大然后減小，當(dāng)含15%EMA的試樣加入油酸時(shí)表面張力值最大為43達(dá)因，表明油酸的添加可以影響材料的表面張力。</p><p>　　在PLA中EMA含量為15%的復(fù)合板材樣品印刷適應(yīng)性最好，并且印刷效果明

106、顯增強(qiáng)，其表面張力也是最大的，并且印刷效果均勻良好，油墨牢固，未被膠帶粘下。加入油酸后，效果更加明顯。</p><p>　　含PLA中EMA為15%的復(fù)合板材樣品的紅外光譜與空白樣品進(jìn)行比較，紅外光譜峰值沒(méi)有太大變化，PLA和EMA兩種物質(zhì)只是進(jìn)行了共混，沒(méi)有新物質(zhì)產(chǎn)生，所以并未發(fā)生任何化學(xué)變化。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p>&

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