聚乳酸-OMMT復(fù)合材料的熱行為研究.pdf

1、聚乳酸(PLA)是一種以可再生的植物資源為原料經(jīng)過化學(xué)方法合成的高分子材料,其無刺激性、無毒、可塑性強、強度高、易加工成型,并且具有優(yōu)良的可生物降解性和生物相容性。因而有望發(fā)展成為傳統(tǒng)石油基塑料的替代品,成為一種環(huán)境友好的結(jié)構(gòu)材料。但就聚乳酸材料的規(guī)模應(yīng)用方面而言,其力學(xué)性能,熱學(xué)穩(wěn)定性和結(jié)晶性能等方面仍有待改善。
　　 本論文著力于聚乳酸的有機蒙脫土(OMMT)改性研究,制備了聚乳酸/OMMT復(fù)合材料:首先采用熔融共混法在雙螺

2、桿擠出機中制備了聚乳酸與OMMT組分比為9:1的母料,然后將母料與純的聚乳酸材料熔融共混制備出OMMT不同含量的PM1、PM3、PM5樣品,而設(shè)置純的聚乳酸樣品PM0為參照。通過母料法,可以讓聚乳酸和OMMT兩次熔融共混,有利于提高OMMT在聚乳酸基體中的分散度。
　　 力學(xué)性能表征顯示,添加了OMMT的復(fù)合材料樣品的力學(xué)性能比純的聚乳酸樣品PM0均有所提高,彎曲強度PM1、PM2和PM3分別提高了5.5％,5.8%和9.1%;

3、拉伸強度PM1、PM2和PM3比PM0樣品分別提高了14.8%、15.9%和11.2%,斷裂拉伸應(yīng)變分別提高了48.8%,107.7%和3.3%。說明OMMT的加入應(yīng)該有成核劑的作用,提高了材料的結(jié)晶度,細化了晶粒,故而有明顯的力學(xué)強度的提高。
　　 通過DSC的測試分析得知,聚乳酸及其復(fù)合材料在熔體降溫過程中沒有結(jié)晶峰的出現(xiàn),而是在升溫過程中出現(xiàn)冷結(jié)晶峰。純的聚乳酸樣品即PM0的冷結(jié)晶峰并不明顯,而各組分的復(fù)合材料則有明顯的冷

4、結(jié)晶峰,這說明OMMT的添加對復(fù)合材料的結(jié)晶起到了促進作用,而結(jié)晶溫度的降低則更能說明OMMT在聚乳酸基體中具有成核劑的作用。PM0到PM5四種樣品的結(jié)晶度均有所提高。
　　 TG測試研究表明,OMMT的添加明顯提高了聚乳酸材料的熱學(xué)穩(wěn)定性,PM1,PM3和PM5三種復(fù)合材料分別將純的聚乳酸材料的熱分解溫度提高了38.3℃、43.7℃和44.1℃,這在聚乳酸復(fù)合材料在實際的應(yīng)用中有著很大的意義,意味著聚乳酸材料可以在更高的溫度條

5、件下得到應(yīng)用。
　　 非等溫?zé)岱纸鈩恿W(xué)的研究,首先采用OFW法和Friedman法估算了熱分解過程的活化能,然后利用線性回歸建立了動力學(xué)模型,研究表明聚乳酸及其復(fù)合材料的熱分解過程是,均為n級自催化反應(yīng)(Cn),為A→B的一步反應(yīng)。各組分的活化能和頻率因子經(jīng)線性回歸也得到了優(yōu)化。
　　 通過對聚乳酸及其復(fù)合材料的使用壽命預(yù)測得知,PM1、PM3和PM5樣品的使用壽命遠高于PM0樣品,并且三種復(fù)合材料使用壽命相比PM1＞