原位FTIR研究自成核及成核劑對聚乳酸結(jié)晶行為的影響.pdf

1、聚乳酸（PLA）是一種重要的來源于可再生資源的具有可生物降解性和生物相容性的結(jié)晶性聚合物。PLA的結(jié)晶速率低，注塑樣品通常是非晶的，限制了它的廣泛應(yīng)用。自成核（記憶效應(yīng)）和添加成核劑是提高 PLA結(jié)晶速率的兩種有效方法。本論文研究了自成核、以及多酰胺（TMC）和苯基磷酸鋅（PPZn）兩種成核劑對PLA結(jié)晶行為的影響。主要結(jié)果如下：
　　（1）自成核（記憶效應(yīng)）對 PLA結(jié)晶行為影響的研究。通過在不同溫度熔融來得到一系列不同有序結(jié)構(gòu)

2、的熔體，并利用傅里葉紅外光譜（FTIR）原位觀察了 PLA結(jié)晶過程中的分子間和分子內(nèi)相互作用引起的譜帶變化。結(jié)果表明：與完全熔融的樣品（190 ℃）相比，部分有序的熔體（170 ℃、以及168 ℃）可以作為異相成核點(diǎn)縮短結(jié)晶誘導(dǎo)期、加快結(jié)晶速率；對于在190、170和168 ℃熔融的樣品，在結(jié)晶初期，特征峰強(qiáng)度的變化順序分別為：1458 cm-1>1210 cm-1>>921 cm-1，1458 cm-1>1210 cm-1>921 c

3、m-1和1458 cm-1>1210 cm-1~921 cm-1，說明增加熔體的有序度，有利于骨架構(gòu)象有序結(jié)構(gòu)，特別是103螺旋結(jié)構(gòu)的形成；另外，通過 Avrami模型分析了記憶效應(yīng)對PLA結(jié)晶行為影響的動(dòng)力學(xué)，發(fā)現(xiàn)部分熔融的樣品的Avrami指數(shù)均小于完全熔融的，這可能是由于低溫熔融的樣品中含有殘余晶體或有序結(jié)構(gòu)。
　?。?）成核劑 TMC對 PLA結(jié)晶行為影響的研究。利用原位 FTIR和原位廣角 X射線衍射（WAXD）研究了

4、TMC對 PLA結(jié)晶行為的影響。結(jié)果表明：少量的 TMC就可以顯著提高 PLA的結(jié)晶溫度和結(jié)晶速率，并且TMC的加入不改變 PLA的晶型結(jié)構(gòu)；對于純 PLA、以及含0.1 wt％和0.3 wt% TMC的PLA樣品，在結(jié)晶初期，特征峰強(qiáng)度的變化順序分別為：1458 cm-1>1210 cm-1>>921 cm-1，1458 cm-1~1210 cm-1>921 cm-1和1458 cm-1～1210 cm-1~921 cm-1，這說明在

5、含TMC的PLA樣品中，TMC的存在促進(jìn)了PLA的骨架構(gòu)象有序結(jié)構(gòu)以及103螺旋構(gòu)象結(jié)構(gòu)的形成，尤其是分子間相互作用引起的有序結(jié)構(gòu)的形成，從而縮短了 PLA的結(jié)晶誘導(dǎo)期，這可以用表面誘導(dǎo)構(gòu)象有序和尺寸依賴性軟附生理論來解釋；另外，含0.1 wt%TMC和含0.3 wt% TMC的 PLA的結(jié)晶行為不同，可歸因?yàn)楦吆康?TMC具有更強(qiáng)的成核能力。
　?。?）成核劑 PPZn對 PLA結(jié)晶行為影響的研究。利用原位 FTIR和原位 W

6、AXD研究了 PPZn對 PLA結(jié)晶行為的影響。結(jié)果表明：少量的 PPZn就可以顯著提高 PLA的結(jié)晶溫度和結(jié)晶速率，并且 PPZn的加入不改變PLA的晶型結(jié)構(gòu)；對于純PLA、以及含1.0 wt% PPZn的PLA樣品，在結(jié)晶初期，特征峰強(qiáng)度的變化順序分別為：1458 cm-1>1210 cm-1>>921 cm-1，1458 cm-1>921 cm-1>1210 cm-1，這說明在含PPZn的PLA樣品中，PPZn可以促進(jìn)PLA分子構(gòu)