鄰苯二甲酰肼及鄰苯二甲酰亞胺成核劑對聚乳酸結(jié)晶行為的影響.pdf

1、聚乳酸(PLA)是來源于可再生資源（比如玉米）的生物可降解塑料，在取代傳統(tǒng)塑料方面前景廣闊，具有重要的保護(hù)環(huán)境意義。但是，聚乳酸的結(jié)晶速率低，其注塑、擠出等實(shí)際成型加工得到的制品通常是非晶的，限制了其在具有耐熱性要求的領(lǐng)域的應(yīng)用。在聚乳酸中加入結(jié)晶成核劑可大幅提高其實(shí)際加工過程中的結(jié)晶速率，從而改善其性能。本項(xiàng)目研究了鄰苯二甲酰肼及鄰苯二甲酰亞胺作為新型成核劑對聚乳酸結(jié)晶行為的影響。包括如下兩個方面:
　　 1.探討了鄰苯二甲酰

2、肼(phthalhydrazide)作為新型成核劑對聚乳酸(PLA)結(jié)晶行為的影響。用熔融共混的方法制備了含0.1、0.5、1、以及2wt％鄰苯二甲酰肼的聚乳酸共混體系。通過差示掃描量熱儀(DSC)和偏光顯微鏡(POM)等考察了鄰苯二甲酰肼作為成核劑對聚乳酸非等溫結(jié)晶行為、等溫結(jié)晶行為和結(jié)晶形態(tài)的影響。
　　 結(jié)果表明:少量鄰苯二甲酰肼的加入能顯著促進(jìn)PLA的非等溫和等溫結(jié)晶過程。比如，0.1 wt％鄰苯二甲酰肼的加入便可以使P

3、LA的結(jié)晶開始溫度提高11℃（在5℃/min的冷卻速率下），繼續(xù)增加成核劑的含量對PLA結(jié)晶起始溫度幾乎沒有影響，只是增加了PLA的結(jié)晶度。PLA的結(jié)晶度（Xc）總體上隨鄰苯二甲酰肼含量的增大而增大，比如，在5℃/min的冷卻速率下，純PLA的Xc值為6％，當(dāng)鄰苯二甲酰肼的加入量為2 wt％時，結(jié)晶度達(dá)到28％。2％鄰苯二甲酰肼的加入，可使PLA在Tc=126℃等溫結(jié)晶的半結(jié)晶時間從13.6min縮短到4.3min。用Avrami模型對

4、含鄰苯二甲酰肼PLA的結(jié)晶動力學(xué)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，含成核劑PLA的Avrami指數(shù)比純PLA的要大，表明鄰苯二甲酰肼的加入對PLA的結(jié)晶起異相成核的作用;含成核劑PLA的結(jié)晶速率常數(shù)比純PLA的要大，表明鄰苯二甲酰肼的加入提高了PLA的結(jié)晶速率。偏光顯微鏡的觀察很明顯可以看出加入成核劑后聚乳酸球晶的密度比純聚乳酸的球晶密度明顯要大，并且含成核劑的聚乳酸中的球晶尺寸要比純聚乳酸中的小。上述結(jié)果表明鄰苯二甲酰肼是PLA的一種有效的結(jié)晶成

5、核劑。
　　 2.探討了鄰苯二甲酰亞胺(phthalimide)作為新型成核劑對聚乳酸結(jié)晶行為的影響。用熔融共混的方法制備了含0.1、0.3、0.5、1、以及2wt％鄰苯二甲酰亞胺的聚乳酸共混體系。通過DSC和POM考察了鄰苯二甲酰亞胺作為成核劑對聚乳酸的非等溫結(jié)晶行為、等溫結(jié)晶行為和結(jié)晶形態(tài)的影響。
　　 結(jié)果表明:少量的鄰苯二甲酰亞胺加入能顯著促進(jìn)PLA的非等溫和等溫結(jié)晶過程。比如，0.1 wt％鄰苯二甲酰亞胺的加入

6、便可以使PLA的結(jié)晶開始溫度提高10℃（在5℃/min的冷卻速率下），繼續(xù)增加成核劑的含量對PLA結(jié)晶起始溫度幾乎沒有影響，只是對比純PLA增加了結(jié)晶度。鄰苯二甲酰亞胺的最佳加入量為0.3％，比如結(jié)晶度Xc隨著成核劑含量的變化如下，當(dāng)鄰苯二甲酰亞胺的含量從0％增加到0.3％的時候，相對結(jié)晶度Xc從6％急劇增加到了30％，而當(dāng)鄰苯二甲酰亞胺的含量從0.3％繼續(xù)升高到2％時樣品的相對結(jié)晶度Xc又從30％降到了11％。等溫結(jié)晶過程有著相似的變

7、化趨勢，用Avrami模型對含鄰苯二甲酰亞胺PLA的結(jié)晶動力學(xué)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，含成核劑PLA的Avrami指數(shù)比純PLA的要大，表明鄰苯二甲酰亞胺的加入對PLA的結(jié)晶起異相成核的作用;含成核劑PLA的結(jié)晶速率常數(shù)比純PLA的要大，表明鄰苯二甲酰亞胺的加入提高了PLA的結(jié)晶速率。偏光顯微鏡的觀察很明顯可以看出加入成核劑后聚乳酸球晶的密度比純聚乳酸的球晶密度明顯要大，并且含成核劑的聚乳酸中的球晶尺寸要比純聚乳酸中的小。以上可以看出鄰苯