基于α和β成核劑誘導聚乳酸結晶過程的研究.pdf

1、聚乳酸(PLA)是一種低碳環(huán)保的生物全降解塑料，但存在斷裂伸長率低、韌性差和耐熱溫度低的缺陷。通過添加成核劑調(diào)控PLA結晶，進而改變PLA的性能，是一種非常有效的途徑。本文分別采用稀土類β成核劑(WBG-II)、芳酰胺類β成核劑(TMB-5000)和微細處理的苯基磷酸鋅(PPZN)誘導PLA結晶，并研究其對PLA微觀結構、結晶行為及其它性能的影響。
　　首先，研究了β成核劑WBG-II和TMB-5000對PLA晶型結構、結晶形態(tài)以

2、及結晶行為的影響。結果表明，β成核劑WBG-II和TMB-5000不僅能夠加快PLA的結晶速率，提高PLA的結晶度，還能減小球晶尺寸。WBG-II對PLA具有更高的成核效率，PLA/WBG-II復合材料在110 ℃等溫結晶時的t1/2僅為1.73 min。并且PLA/WBG-II與PLA/TMB-5000相比，晶核和球晶尺寸都相對較小，透光率提高了10.3％。另外，WBG-II和TMB-5000的加入，誘導PLA分子鏈取向結晶，形成了β

3、晶型，β晶相對α晶穩(wěn)定性較低。
　　其次，研究了WBG-II的濃度效應對PLA晶型結構、結晶形態(tài)以及結晶行為的影響，并進一步對其非等溫結晶動力學進行了分析。XRD結果表明，增加WBG-II的含量有助于提高β晶在PLA中的比例，但β晶含量并不是隨著WBG-II的含量線性遞增，而是存在最佳濃度0.25%。DSC分析顯示，WBG-II的含量低于0.25%時，結晶度Xc和熔體結晶溫度 Tmc隨著含量的增加而增加，當超過0.25%后有所下降

4、，但在更高濃度趨于平穩(wěn)，再次表明0.25%已經(jīng)達到了飽和濃度。而PLA/WBG-II0.25的最佳結晶溫度為120 ℃左右，增加退火時間會導致β晶向α晶轉變。非等溫結晶動力學及POM分析表明 WBG-II的存在可以提供大量的成核點，大大加快結晶速率進而加速總的結晶過程。同時 PLA的晶體成長過程及最終的結晶形態(tài)也發(fā)生了顯著的變化，純 PLA是從球晶中心沿徑向發(fā)散性向外生長，而PLA/WBG-II體系則是由球晶中心線平行集結成束，然后向外

5、支化生成。
　　最后，研究了純 PLA、PLA/PPZN3/增塑劑 A10和PLA/晶核組合物13退火不同時間后結晶度、耐熱性能、透明性以及力學性能的變化。研究表明，PLA中加入成核劑后，結晶速率加快，球晶尺寸減小。PLA/PPZN3/增塑劑A10和PLA/晶核組合物13的結晶度也明顯提高，在80 ℃退火20 s后分別達到了22.3%和25.3%，且隨著退火時間的增加逐漸增加。由于結晶度的提高，PLA/PPZN3/增塑劑 A10和