绿色塑料聚乳酸的增韧改性研究

摘要

本研究利用物理共混及反应增容的方法制备高韧性聚乳酸(PLA)共混物。论文分为三个部分,第一部分研究不同含量的非生物降解弹性体乙烯-丙烯酸乙酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(E-MA-GMA)对PLA的增韧改性。通过红外和流变分析发现E-MA-GMA的环氧官能团与PLA的端羧基和端羟基发生了反应,生成接枝共聚物,起到原位增容的作用。力学测试和SEM研究发现:随着弹性体含量增加,PLA的韧性明显提高,当添加10wt％E-MA-GMA时由脆性断裂转变为韧性断裂,当添加20wt%E-MA-GMA时,共混物的冲击强度和断裂伸长率较纯PLA分别提高了329.7%和1400%。由于环氧官能团的过量发生一定的交联反应使得分散相E-MA-GMA的粒径随着含量增加有所增大。DSC分析发现E-MA-GMA的加入削弱了PLA的结晶能力。第二部分研究了不同含量的高反应活性低聚物PAPI对PLA/PBAT不相容共混物相容性的影响。红外分析发现PAPI的异氰酸酯官能团与PLA、PBAT的端羟基和端羧基发生了反应,生成接枝共聚物。DMA分析发现PLA与PBAT的Tg相互靠近,两者相容性提高。TEM观察发现分散相PBAT的粒径随着PAPI含量增加逐渐变小,分散更均匀,同时发现生成接枝共聚物分布在相界面及PBAT相内。力学测试和扫描电镜研究发现:随着PAPI含量增加,共混物的韧性明显提高,添加5和10phrPAPI时,冲击强度较PLA/PBAT共混物分别提高了622.7%和541.0%;同时发现相界面由清晰变为模糊,冲击断面由平坦变为粗糙。DSC分析发现PAPI的加入削弱了PLA的结晶能力。动态流变性能测试说明随着PAPI含量增加,共混物的η*、G’及G’’逐渐增加,剪切变稀行为逐渐增强。最后一部分通过力学性能测试初步研究了不同相容剂对PLA/PBAT不相容共混物相容性的影响。研究发现相容剂的加入不同程度地提高了共混物的韧性,但也不同程度地降低了共混物的强度,相容剂的增容效果为:E/GMA-g-PMMA＞E-MA-GMA＞E-GMA＞E/GMA-g-PSAN＞E/GMA-g-PS。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 生物降解高分子聚乳酸简介

1.1.1 生物降解高分子的定义及种类

1.1.2 聚乳酸的发展历史与开发意义

1.1.3 聚乳酸的合成与性质

1.1.4 聚乳酸的应用及缺点

1.2 聚乳酸的增韧改性研究现状

1.2.1 共聚改性

1.2.2 共混改性

1.2.3 增塑改性

1.3 相容剂简介

1.3.1 相容剂的分类及相容作用的物理本质

1.3.2 聚乳酸共混物相容剂研究现状

1.3.3 反应增容在聚合物共混中的应用

1.4 研究目标和研究内容

1.4.1 研究目标

1.4.2 研究内容

第二章 弹性体 E-MA-GMA 对聚乳酸的增韧改性

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 实验原料

2.2.2 共混物制备

2.2.3 性能测试与表征

2.3 结果与讨论

2.3.1 反应表征

2.3.2 流变性能

2.3.3 力学性能

2.3.4 冲击断面微观结构的观察

2.3.5 E-MA-GMA 粒子的分散

2.3.6 热性能

2.4 本章小节

第三章 PAPI 对 PLA/PBAT 不相容共混物相容性的影响

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 实验原料

3.2.2 共混物的制备

3.2.3 性能测试与表征

3.3 结果与讨论

3.3.1 FTIR 对共混物中反应的分析

3.3.2 DMA 分析

3.3.3 热性能

3.3.4 TEM 分析

3.3.5 力学性能及冲击断面分析

3.3.6 流变性能

3.4 本章小节

第四章 不同相容剂对 PLA/PBAT 共混物的相容性影响

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 实验原料

4.2.2 共混物制备

4.2.3 力学性能测试

4.3 结果与讨论

4.3.1 PLA/PBAT/相容剂共混物中官能团浓度分析

4.3.2 冲击性能

4.3.3 拉伸性能

4.3.4 弯曲性能

4.3.5 不同相容剂效果比较与分析

4.4 本章小节

第五章 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文目录