聚乳酸復(fù)合增韌及其機理研究.pdf

1、聚乳酸(PLA)是一種以可再生生物資源為原料的熱塑性聚酯，具有良好的生物降解性、生物相容性、較強的機械性質(zhì)和易加工性。聚乳酸材料的開發(fā)和應(yīng)用，不但可以解決環(huán)境污染問題，更重要的意義在于為以石油資源為基礎(chǔ)的塑料工業(yè)開辟了取之不盡的原料資源。然而，聚乳酸也存在不少缺陷，如性脆、抗沖擊性能差、熱穩(wěn)定性差、成本較高等，這些缺點限制了PLA的應(yīng)用范圍，因而需要對聚乳酸進行改性，使其達到更廣泛的應(yīng)用。
　　 為了改善PLA的性能，尤其是沖擊

2、韌性，本論文擬采用彈性體聚乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)與PLA共混，以提高PLA韌性。但彈性體增韌往往造成材料模量及熱穩(wěn)定性的下降，而層狀粘土/聚合物基納米復(fù)合材料具有提高聚合物模量和熱穩(wěn)定性的特點，所以本論文擬采用彈性體EVA及層狀硅酸鹽蒙脫土(MMT)與PLA進行共混，通過不同的共混工藝，共同改性PLA，希望綜合聚合物/彈性體材料和聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料的優(yōu)點，在提高材料韌性的同時減少模量和熱穩(wěn)定性的下降，并分析EVA與蒙脫土的協(xié)

3、同增韌機理。
　　 首先，為了增加PLA與EVA的相容性，采用兩種不同的增容劑乙烯-乙酸乙烯酯接枝馬來酸酐(EVA-MAH)和乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯(E-MA-GMA)與PLA、EVA進行熔融共混，共混物微觀結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能的分析結(jié)果表明，E-MA-GMA的增容作用更有效，因而選用E-MA-GMA作為PLA/EVA共混物的增容劑。對PLA/EVA/GMA共混物的力學(xué)性能研究發(fā)現(xiàn)，當增容劑含量恒定時，隨著EVA含量的增

4、加，共混物的拉伸強度和彈性模量逐漸下降，但斷裂伸長率和斷裂功明顯增加；當EVA組分含量恒定時，隨著增容劑含量增加，力學(xué)性能先增加后下降，過量的增容劑對提高共混物力學(xué)性能不利，PLA/EVA/GMA的最佳配比為70/30/5。對PLA、PLA/EVA(70/30)、PLA/EVA/GMA(70/30/5)共混物的沖擊性能、動態(tài)力學(xué)性能及熱穩(wěn)定性進行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：(1)共混物的沖擊強度因增容劑E-MA-GMA的加入而顯著提高，彈性體EV

5、A和增容劑E-MA-GMA的加入使斷裂方式由脆性向韌性轉(zhuǎn)變；(2)增容劑的加入使得共混物的兩個玻璃化溫度相互靠近，兩相相容性增加；(3)EVA的加入降低了共混物的熱穩(wěn)定性，但增容劑的加入又使共混物熱穩(wěn)定性提高。
　　 在PLA/EVA共混物研究的基礎(chǔ)上，通過不同共混工藝制備了PLA/EVA/MMT復(fù)合材料。首先采用熔融共混的方法制備了不同MMT含量的PLA/（EVA/MMT）/GMA共混體系，其中MMT含量分別為1.5％，3％，

6、6％。共混物力學(xué)性能及微觀形態(tài)的研究結(jié)果表明，隨蒙脫土含量的增加，PLA/（EVA/MMT）/GMA共混物的拉伸強度、斷裂伸長率及斷裂功均逐漸減小，且分散相的分散性下降，因而選用MMT含量為1.5％作為制備PLA/EVA/MMT共混物的配比。然后采用不同的共混工藝制得的PLA/EVA/MMT共混物，力學(xué)性能研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同的共混工藝對試樣的拉伸強度幾乎無影響，斷裂伸長率和彈性模量略有不同。其中，PLA/(EVA/MMT/GMA)/GM

7、A試樣的力學(xué)性能最好，斷裂功最大。對比研究了純PLA、PLA/EVA/GMA(70/30/5)及PLA/(EVA/MMT/GMA)/GMA共混物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)PLA/EVA/GMA共混物的斷裂伸長率和缺口沖擊強度較純PLA有較大的提高，但彈性模量明顯下降，添加蒙脫土后，共混物的缺口沖擊強度進一步提高，且彈性模量較PLA/EVA/GMA(70/30/5)共混物提高了6.13％。SEM和DMA的分析結(jié)果表明，蒙脫土的加入提高了分散相與基體的相容