原位研究溫度變化對PLA冷結(jié)晶行為及桑蠶絲結(jié)構(gòu)的影響.pdf

1、本課題利用原位檢測技術(shù)分析了非晶聚乳酸(PLA)的等溫及非等溫冷結(jié)晶行為和溫度場誘導(dǎo)桑蠶絲的微觀結(jié)構(gòu)演化過程。內(nèi)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(shù)系統(tǒng)的分析了它們在升溫和等溫過程中的冷結(jié)晶行為和結(jié)構(gòu)演化過程，并進(jìn)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(jié)構(gòu)的影響。具體結(jié)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(jié)構(gòu)和熱力學(xué)性能。檢測結(jié)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(xiàn)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(jìn)行熱重分析結(jié)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(shù)研究了NC和RC樣品的等溫冷結(jié)晶行為，利用DSC研究了NC、NQ和RC樣品的非等溫冷結(jié)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(jié)晶動力學(xué)。實驗結(jié)果顯示RC樣品在等溫和非等溫冷結(jié)晶過程中都具有較高的結(jié)晶速率和較低的冷結(jié)晶溫度。
　　 (3)利用原位FTIR技術(shù)，實時跟蹤樣品在等溫和非等溫結(jié)晶過程中的結(jié)構(gòu)演化。結(jié)果表明三種樣品在非等溫冷結(jié)晶的過程中，其結(jié)構(gòu)有序過程是階段性的，無定形結(jié)構(gòu)的特征譜帶956 cm-1強(qiáng)度最先改變，接著結(jié)晶特征譜帶922 cm-1強(qiáng)度變強(qiáng)，最后較規(guī)整晶體的譜帶871 cm-1發(fā)生峰位遷移和強(qiáng)度增強(qiáng)

4、。
　　 (4)原位WAXD檢測結(jié)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(jié)晶完成后RC樣品的結(jié)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(dǎo)致了RC樣品較高的結(jié)晶速率。由實驗結(jié)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(jié)構(gòu)，使樣品在結(jié)晶過程中更容易成核，從而提高了樣品的結(jié)晶能力。
　　 第二部分:在30-300℃溫度范圍內(nèi)，利用原位WAXD、

5、FTIR和偏光顯微技術(shù)原位檢測升溫過程中脫膠桑蠶絲微觀結(jié)構(gòu)和表面形態(tài)的變化。研究結(jié)果如下:
　　 (1)升溫過程中，桑蠶絲晶胞的膨脹系數(shù)沿a和b軸表現(xiàn)出明顯的各向異性，由于沿a軸方向的氫鍵作用力明顯強(qiáng)于b軸方向的范德華力，使a軸方向晶格膨脹系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于b軸方向;此外，當(dāng)溫度＜180℃時，蠶絲結(jié)晶度變化不明顯，但溫度≥180℃，結(jié)晶度開始升高，結(jié)合紅外數(shù)據(jù)中可以看出，部分分子鏈由無規(guī)線團(tuán)構(gòu)象向β-sheet構(gòu)象轉(zhuǎn)變;此外整個熱處理