聚乳酸發(fā)泡材料的改性及性能研究.pdf

1、聚乳酸(PLA)是一種以農(nóng)作物為原料制備的綠色材料，其泡沫制品不僅具有減震、吸(隔)音、輕質(zhì)等特性，而且其可降解特性還能夠解決傳統(tǒng)塑料所引發(fā)的“白色污染”問題。另外，它還可進(jìn)行熱熔接、切削等二次加工而成為形狀各異的板材，因而在汽車、飛機(jī)、船舶等交通運(yùn)輸工具的內(nèi)飾材料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，PLA存在著沖擊韌性差、熱變形溫度低、成本較高等問題，且其發(fā)泡材料的成型加工溫度范圍窄、熔融強(qiáng)度低而難以制得泡孔細(xì)密均勻、結(jié)構(gòu)及性能優(yōu)異的發(fā)泡材

2、料。因此，本課題擬采用柔性聚己內(nèi)酯(PCL)和片層結(jié)構(gòu)的有機(jī)納米蒙脫土(OMMT)對PLA韌性及耐熱性進(jìn)行改善。
　　本文在綜述國內(nèi)外文獻(xiàn)及開展相關(guān)調(diào)研的基礎(chǔ)上，確定了本課題的研究目標(biāo)、設(shè)計(jì)了具體的研究方案并開展了如下研究工作。
　　首先，為了解決偶氮二甲酰胺(AC發(fā)泡劑)發(fā)泡溫度與 PLA樹脂熔融溫度不匹配的問題，本課題采用在 AC發(fā)泡劑中加入活性劑十八烷基三甲基溴化銨(CTAB)和氧化鋅(ZnO)并同時(shí)進(jìn)行超聲分散處理的

3、方法，有效降低了AC發(fā)泡劑的分解溫度。在此基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了PCL的加入對PCL/PLA發(fā)泡材料力學(xué)性能、耐熱性能的影響，并對其微觀組織形貌進(jìn)行了分析。試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)ZnO與 AC發(fā)泡劑的質(zhì)量比為0.4：1時(shí)，這一復(fù)合發(fā)泡劑的起始分解溫度約為163℃，突發(fā)分解溫度約為175℃，該起泡溫度能夠較好地配合PLA的熔融行為從而實(shí)現(xiàn)較好的發(fā)泡效果。當(dāng)PCL含量為10％時(shí)，PCL/PLA泡沫試樣的綜合性能較優(yōu)，壓縮強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度分別達(dá)到了2.6

4、MPa、10.6KJ/m2，斷裂伸長率提高了23.7％；平均泡孔直徑、孔徑分布方差和泡孔密度分別為0.26nm、22nm2、928cells/cm3；結(jié)晶度提高了5.27%；通過采用微孔發(fā)泡技術(shù)，在一定程度上也降低了PLA樹脂材料的成本。
　　在成功制備上述PCL/PLA發(fā)泡材料的基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步提高材料的耐熱性能，本課題采用硅烷偶聯(lián)劑(KH-560)和CTAB對具有片層結(jié)構(gòu)的蒙脫土(MMT)進(jìn)行有機(jī)復(fù)合改性，制得OMMT，并用

5、其對PCL/PLA體系進(jìn)行進(jìn)一步地改性。最后，探索了OMMT納米改性劑對復(fù)合發(fā)泡材料綜合性能的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明：KH-560和CTAB均已插入MMT片層，且MMT層間距離由1.38nm增加到2.35nm。OMMT能夠顯著改善復(fù)合發(fā)泡材料的熱性能，同時(shí)也提高復(fù)合材料的機(jī)械性能和發(fā)泡效果，當(dāng)OMMT含量為3%時(shí)，OMMT/PCL/PLA泡沫試樣與上述發(fā)泡體系相比，其綜合性能更佳，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度向高溫方向偏移；壓縮強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度分別達(dá)到7.