一維及二維碳納米材料對聚乳酸高壓結(jié)晶及其水解降解行為影響的研究.pdf

1、通過混合兩種或兩種以上的材料制備性能優(yōu)越的復(fù)合材料是目前材料領(lǐng)域的重要方法之一。此法可以完善單一材料帶來的缺陷，同時(shí)實(shí)現(xiàn)材料之間的優(yōu)勢互補(bǔ)，甚至還能賦予材料新的功能。將碳納米材料與聚合物復(fù)合，是實(shí)現(xiàn)無機(jī)材料與有機(jī)材料優(yōu)勢互補(bǔ)的有效途徑。眾所周知，聚乳酸(PLA)作為理想的綠色高分子材料之一，其晶型形成主要依賴于熱處理或其成型加工工藝，并且在外場作用下可以實(shí)現(xiàn)晶型之間相互轉(zhuǎn)變。PLA的力學(xué)性能和降解性能均受其結(jié)晶形態(tài)的影響。因而，研究碳納

2、米材料對PLA高壓結(jié)晶行為的影響，以壓力和碳納米材料協(xié)同調(diào)控其多層次凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)及環(huán)境降解性能，就具有特別重要的意義。
　　本文將PLA與不同的碳納米材料[碳納米管(CNT)，石墨烯納米片(GNP)和石墨烯(Gr)]進(jìn)行復(fù)合，通過簡單的機(jī)械熔融共混法，制各了PLA/CNT、PLA/GNP和PLA/Gr復(fù)合材料，并分別對不同復(fù)合材料的高壓結(jié)晶和水解降解行為進(jìn)行了研究。主要的工作和結(jié)論如下:
　　(1)通過透射電子顯微鏡(TEM)

3、觀察了三種碳納米材料在PLA基體中的分散狀況，表明僅CNT在PLA/CNT(95/5，wt/wt)復(fù)合材料中出現(xiàn)了小尺寸團(tuán)聚，而GNP和Gr均可以在PLA基體中均勻分散，且均以折疊片狀形式存在于基體中。
　　(2)根據(jù)熱分析結(jié)果，三種碳納米材料在PLA基體中均為有效的異相成核劑，提高PLA的成核密度并降低了晶體尺寸。但是，對三種碳納米材料而言，高壓下誘導(dǎo)結(jié)晶的能力并不相同，GNP最強(qiáng)，Gr次之，CNT最差。而且最適合三種復(fù)合材料高

4、壓結(jié)晶的條件并不相同。PLA/CNT(95/5，wt/wt)和PLA/Gr（99/1，wt/wt）復(fù)合材料的最適條件為:在140℃，200 MPa的條件下保溫4h，結(jié)晶度達(dá)到最大（分別為52.54％和51.6％）。而PLA/GNP(99/1，wt/wt)復(fù)合材料的最適條件為:在180℃，200 MPa條件下保溫4h，結(jié)晶度最大則達(dá)到55.17％。過高的溫度和壓力并不利于復(fù)合材料的高壓結(jié)晶。
　　(3)通過廣角X射線衍射(WAXD)

5、、差示掃描量熱儀(DSC)及掃描電子顯微鏡鏡(SEM)分析復(fù)合材料的晶體結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)三種碳納米材料的加入均不改變PLA的晶型，PLA在復(fù)合材料中主要以α晶體存在。由于高壓和碳納米材料的存在，復(fù)合材料在高壓下結(jié)晶得到的晶體尺寸與純聚乳酸相比較小，且存在有更多的缺陷。
　　(4)進(jìn)行水解降解后發(fā)現(xiàn):三種復(fù)合材料高壓結(jié)晶樣品不同溶液中的水解降解速率均遵循堿性最快，酸性次之，中性最慢的規(guī)律。CNT和GNP的加入均會在不同程度上提高PLA的水