生物塑料聚乳酸PLA及(聚3-羥基-co-4-羥基丁酸酯)P3-4HB性能改進(jìn)研究.pdf

1、聚乳酸是一種具有較高拉伸強(qiáng)度和模量的熱塑性高分子，由于其抗沖擊性能較差，后期結(jié)晶現(xiàn)象明顯等缺點(diǎn)，大大限制了PLA的應(yīng)用領(lǐng)域。為了克服這些缺點(diǎn)，改善PLA的結(jié)晶性能和抗沖擊性能等綜合性能，本論文選擇同為完全生物可降解的聚3-羥基丁酸-co-4-羥基丁酸酯（P3/4HB）來(lái)對(duì)PLA進(jìn)行共混改性。在P3/4HB共聚物中，隨著4HB單元的增加，共聚物由結(jié)晶性的硬塑料(e.g.5％4HB content)向富有彈性的橡膠態(tài)(e.g.30%4HB

2、content)過(guò)渡，將PLA和3種不同4HB含量的P3/4HB（P(3HB-co-10%-4HB)、P(3HB-co-20%-4HB)、P(3HB-co-32.4%-4HB)）按照不同比例進(jìn)行共混。研究這3種P3/4HB以及P3/4HB的含量對(duì)PLA結(jié)晶性能力、抗沖擊性能等綜合性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)結(jié)晶溫度為95℃時(shí),P(3HB-co-32.4%-4HB)可以將PLA的半結(jié)晶時(shí)間從26.53min降為5.92min。對(duì)于PLA/

3、P(3HB-co-20%-4HB)共混體系，當(dāng)P(3HB-co-20%-4HB)的添加量為20wt%時(shí)，共混材料綜合性能良好：拉伸強(qiáng)度44.21Mpa，彈性模量2.85Gpa，斷裂伸長(zhǎng)率82.78%，沖擊強(qiáng)度17.02KJ/m2。
　　此外，為了降低PLA和P3/4HB的使用成本，在保證材料具有完全降解性的前提下，加入其他成本低廉的有機(jī)或無(wú)機(jī)粒子如碳酸鈣、植物纖維、滑石粉、硅灰石、淀粉等以達(dá)到協(xié)調(diào)PLA的強(qiáng)度和韌性同時(shí)降低制品成本

4、的目的。本文中選擇具有片狀結(jié)構(gòu)的滑石粉和針狀纖維結(jié)構(gòu)的硅灰石，和P3/4HB一起來(lái)增韌增強(qiáng)PLA，研究發(fā)現(xiàn)用硅烷處理的滑石粉填充可以大大提高復(fù)合材料的拉伸性能和沖擊強(qiáng)度，但斷裂伸長(zhǎng)率卻大大降低，硬脂酸處理硅灰石復(fù)合體系的斷裂伸長(zhǎng)率卻能保持在較高值，因此我們用硅烷處理滑石粉和硬脂酸處理硅灰石按照一定比例進(jìn)行復(fù)合填充，可以同時(shí)發(fā)揮具有片狀結(jié)構(gòu)的滑石粉的增強(qiáng)作用和針狀纖維結(jié)構(gòu)的硅灰石的增韌作用，得到強(qiáng)度和韌性比較平衡，綜合性能良好的共混材料，

5、例如，將滑石粉和硅灰石按照3:1復(fù)合，當(dāng)填充含量為20%時(shí)，其拉伸強(qiáng)度為41.88Mpa，彈性模量為3.45Gpa，沖擊強(qiáng)度達(dá)39.03KJ/m2，斷裂伸長(zhǎng)率達(dá)21.42%。
　　雖然對(duì)PLA和P3/4HB兩類材料的研究都有很多，但將PLA和3種4HB含量的P3/4HB按照不同比例進(jìn)行熔融共混，并對(duì)其綜合性能進(jìn)行系統(tǒng)對(duì)比分析還未見(jiàn)報(bào)道，此外，將滑石粉、硅灰石單獨(dú)填充或滑石粉和硅灰石復(fù)合填充PLA和P3/4HB，以達(dá)到協(xié)同增韌增強(qiáng)P