原位研究溫度變化對PLA冷結晶行為及桑蠶絲結構的影響.pdf

1、本課題利用原位檢測技術分析了非晶聚乳酸(PLA)的等溫及非等溫冷結晶行為和溫度場誘導桑蠶絲的微觀結構演化過程。內容概述如下:
　　 第一部分:本文首先分別利用快速增壓法(RC)、自然冷卻法(NC)和液氮淬冷法(NQ)這三種不同的手段制備了非晶態(tài)聚乳酸，然后通過原位檢測技術系統的分析了它們在升溫和等溫過程中的冷結晶行為和結構演化過程，并進一步分析快速增壓法這一新型的非晶材料制備手段對聚乳酸局部有序結構的影響。具體結果如下:

2、　　 (1)利用FTIR、WAXD、DSC及TG等檢測手段表征初始樣品的結構和熱力學性能。檢測結果顯示，三種初始樣品的FTIR和WAXD圖均沒有明顯差別，且都沒有出現晶體特征峰，表明初始樣品中都沒有晶體的存在。此外對三種樣品進行熱重分析結果顯示，三種樣品TG曲線非常相近，即熱穩(wěn)定性相近。
　　 (2)利用原位顯微紅外技術研究了NC和RC樣品的等溫冷結晶行為，利用DSC研究了NC、NQ和RC樣品的非等溫冷結晶行為，并采用Avra

3、mi方程來描述它們的等溫和非等溫冷結晶動力學。實驗結果顯示RC樣品在等溫和非等溫冷結晶過程中都具有較高的結晶速率和較低的冷結晶溫度。
　　 (3)利用原位FTIR技術，實時跟蹤樣品在等溫和非等溫結晶過程中的結構演化。結果表明三種樣品在非等溫冷結晶的過程中，其結構有序過程是階段性的，無定形結構的特征譜帶956 cm-1強度最先改變，接著結晶特征譜帶922 cm-1強度變強，最后較規(guī)整晶體的譜帶871 cm-1發(fā)生峰位遷移和強度增強

4、。
　　 (4)原位WAXD檢測結果表明，三種樣品的晶體生長速率和最終的晶粒尺寸相近，但結晶完成后RC樣品的結晶度明顯高于NC和NQ樣品，由此可以推斷RC具有較高的成核密度，從而導致了RC樣品較高的結晶速率。由實驗結果我們推斷和NC和NQ樣品相比，快壓法制備的樣品中很可能存在著某些相對完善局部有序結構，使樣品在結晶過程中更容易成核，從而提高了樣品的結晶能力。
　　 第二部分:在30-300℃溫度范圍內，利用原位WAXD、

5、FTIR和偏光顯微技術原位檢測升溫過程中脫膠桑蠶絲微觀結構和表面形態(tài)的變化。研究結果如下:
　　 (1)升溫過程中，桑蠶絲晶胞的膨脹系數沿a和b軸表現出明顯的各向異性，由于沿a軸方向的氫鍵作用力明顯強于b軸方向的范德華力，使a軸方向晶格膨脹系數遠遠小于b軸方向;此外，當溫度＜180℃時，蠶絲結晶度變化不明顯，但溫度≥180℃，結晶度開始升高，結合紅外數據中可以看出，部分分子鏈由無規(guī)線團構象向β-sheet構象轉變;此外整個熱處理