原位FTIR研究自成核及成核劑對聚乳酸結晶行為的影響.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晶性聚合物。PLA的結晶速率低，注塑樣品通常是非晶的，限制了它的廣泛應用。自成核（記憶效應）和添加成核劑是提高 PLA結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結晶行為的影響。主要結果如下：
　?。?）自成核（記憶效應）對 PLA結晶行為影響的研究。通過在不同溫度熔融來得到一系列不同有序結構

2、的熔體，并利用傅里葉紅外光譜（FTIR）原位觀察了 PLA結晶過程中的分子間和分子內相互作用引起的譜帶變化。結果表明：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縮短結晶誘導期、加快結晶速率；對于在190、170和168 ℃熔融的樣品，在結晶初期，特征峰強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，有利于骨架構象有序結構，特別是103螺旋結構的形成；另外，通過 Avrami模型分析了記憶效應對PLA結晶行為影響的動力學，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構。
　?。?）成核劑 TMC對 PLA結晶行為影響的研究。利用原位 FTIR和原位廣角 X射線衍射（WAXD）研究了

4、TMC對 PLA結晶行為的影響。結果表明：少量的 TMC就可以顯著提高 PLA的結晶溫度和結晶速率，并且TMC的加入不改變 PLA的晶型結構；對于純 PLA、以及含0.1 wt％和0.3 wt% TMC的PLA樣品，在結晶初期，特征峰強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的存在促進了PLA的骨架構象有序結構以及103螺旋構象結構的形成，尤其是分子間相互作用引起的有序結構的形成，從而縮短了 PLA的結晶誘導期，這可以用表面誘導構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的結晶行為不同，可歸因為高含量的 TMC具有更強的成核能力。
　　（3）成核劑 PPZn對 PLA結晶行為影響的研究。利用原位 FTIR和原位 W

6、AXD研究了 PPZn對 PLA結晶行為的影響。結果表明：少量的 PPZn就可以顯著提高 PLA的結晶溫度和結晶速率，并且 PPZn的加入不改變PLA的晶型結構；對于純PLA、以及含1.0 wt% PPZn的PLA樣品，在結晶初期，特征峰強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PLA分子構