PLA与EMA复合板材的制备及印刷适性的研究

PLA与EMA复合板材的制备及印刷适性的研究,指导教师: 梁多平 学生姓名: 刘思怡 专 业: 印刷工程 学 院： 轻工学院,哈尔滨商业大学,论文答辩内容,课题研究的目的和意义,聚乳酸（PLA）因具有诸多优良性能，应用广泛，但也存在一些缺点，性脆、断裂伸长小、韧性差、热稳定性差、成本高等问题会限制其应用范围。 而EMA具有很好的反应活性、流动性和结晶性，可与多种塑料具有较良好的相容性，在加工的过程中有优良的热稳定性。 ，所以通过填充EMA，对PLA进行改性形成复合板材和印刷适性的影响研究具有重大的意义。,实验过程,（1）利用万能试验机，分别研究对于不同的EMA含量材料的抗拉强度、弹性模量、屈服强度、断裂伸长率、屈服载荷等的影响； （2）采用UJ-40冲击试验机，对填充EMA的聚乳酸复合材料的冲击强度进行测定； （3）对所有制得的复合材料进行表面张力的测定，以研究填充物及填充量对复合材料印刷表面适应性的影响。 （4）采用胶布粘贴法观察样品印刷的效果以分析样品的印刷适应性； （5）对所测的结果进行讨论、分析以得出结论。,实验结果及分析,（1）试样中不同EMA含量的拉伸实验结果,图3-1 不同EMA含量的位移载荷关系,随着乙烯丙烯酸甲酯的增加，试样承受的最大载荷慢慢减小，含EMA为5%时，载荷最大为2907.14N，这可能是因为随着乙烯丙烯酸甲酯越多的的加入，不参与聚合的EMA的量越多，且以细颗粒状存在于试样中，导致聚合物分子间的范德华力和氢键结合力下降，从而导致聚合物总的结合力下降，因而使得试样能够承受的最大载荷减小。,实验结果及分析,图3-2 EMA含量与断裂强度关系,EMA的含量的增加先快速增加达到最大值后又下降，当EMA含量为5%时达到最大值为2154.29MPa，从分子结构的角度来看，聚合物之所以具有抵抗外力破坏的能力，主要是靠分子内的化学键合力、分子间的范德华力和氢键，这有可能与纳米PLA具有良好的生物相容性有关，当加入一定量的EMA时，有可能增加了聚合物分子内的化学键合力、分子间的范德华力和氢键，而当加入较多的EMA时，其次，温度和式样横截面积也能影响复合材料断裂强度。,实验结果及分析,式样的抗拉强度随着乙烯丙烯酸甲酯含量的增加先快速增加达到最大值然后又下降，抗拉强度由1638.57MPa增加到2835.65MPa，EMA含量为5%时达到最大值为2835.65MPa，这表明填充一定量的乙烯丙烯酸甲酯有可能增加了复合材料分子间的结合力，导致抗拉强度上升，当添加的EMA过多时，从而导致样品的抗变形能力降低。,实验结果及分析,图3-4 不同EMA含量与屈服载荷的关系,屈服载荷即是试样的面积与屈服强度的乘积，表征材料抵抗微量塑性变形的能力，试样屈服载荷随EMA的含量的增加先缓慢增加达到最大值后又快速下降，在EMA含量为15%时达到最大值为368.27MPa，表明填充一定量的EMA能够有效提高材料抵抗塑性变形的能力。影响屈服载荷的因素除了试样面积外，分子间的结合键、组织、结构、原子本性以及温度、应变速率等也能影响材料的屈服载荷。,屈服载荷实验结果及分析,实验结果及分析,冲击强度实验结果及分析,图3-5 PLA复合材料中EMA含量与冲击强度的关系,冲击强度是衡量材料韧性的一种指标，表征的是材料抵抗冲击载荷破坏的能力，实验结果表明，随EMA含量的增大，式样冲击强度先从空白样本然的2.8155kJ/cm2后逐渐增大，当式样中乙烯丙烯酸甲酯的含量为15%时，冲击强度已经达到最大为6.0155kJ/cm2且式样没有发生断裂。这说明当乙烯丙烯酸甲酯含量为15%时材料的抗冲击强度最好。随着EMA的增加，试样中也更易产生气泡，从而使得试样更易断裂。,实验结果及分析,表面张力实验结果及分析,实验表明：乙烯丙烯酸甲酯的含量可以影响PLAEMA复合材料塑料薄板的表面张力，其表面张力值随着乙烯丙烯酸甲酯含量的增加先增加然后降低，当乙烯丙烯酸甲酯添加量为15%时表面张力值最大为41达因。但随着过多的乙烯丙烯酸甲酯的加入，有可能反而破坏了分子之间的相容性，物质间反应减弱，导致表面张力减小。,图3-6 试样中纳米HA含量与表面张力的关系,实验结果及分析,对于含0.5%油酸的试样，随乙烯丙烯酸甲酯的增加，表面张力先增大然后减小，当乙烯丙烯酸甲酯添加量为15%时表面张力值最大为43达因，表明0.5%油酸的含量可以影响材料的表面张力使得表面张力得以增加，而当添加量过多时，较大的稀释了聚合物，且更容易发生起泡现象，导致表面张力降低。,图3-7 含有0.5%油酸的试样中 EMA含量与表面张力关系,印刷适应性,图3-8空白样品及其胶带粘贴后效果的图像,实验结果及分析,图3-9含5%EMA的样品及其粘贴后效果的图像,实验结果及分析,图3-10含15%EMA的样品及其粘贴后效果的图像,实验结果及分析,图3-11含25%EMA的样品及其粘贴后效果的图像,实验结果及分析,实验表明，含PLA中EMA为15%的复合板材样品印刷适应性最好，试样印刷均匀，几乎油墨未被粘贴下来，其表面张力最大，印刷适性有很大优势。从效果来分析，含5%的EMA的PLA复合板材样品印刷适性并不好于空白样品，印刷效果较不理想。空白样品纯EMA的质地透明度较高，适量的添加少量的EMA，印刷质量明显增强，不仅可以提高了复合板材材料的透明度，还能够提高复合板材材料的印刷适应性。,实验结果及分析,图3-12空白样品0.5%油酸的样品及其粘贴后效果的图像,实验结果及分析,图3-13含5%EMA0.5%油酸的样品及其粘贴后效果的图像,实验结果及分析,图3-14 含15%EMA0.5%油酸的样品及其粘贴后效果的图像,实验结果及分析,图3-15含25%EMA0.5%油酸的样品及其粘贴后效果的图像,实验结果及分析,实验表明，加油酸后，含PLA中EMA为15%的复合板材样品仍然印刷适应性最好，试样印刷均匀，几乎油墨未被粘贴下来，其表面张力最大，印刷适性有很大优势。加入油酸后，适量的添加少量的EMA，普遍印刷性能有所增强，不仅可以提高了复合板材材料的透明度，还能够提高复合板材材料的印刷适应性。,实验结果及分析,结 论,（1）随着乙烯丙烯酸甲酯的增加，试样承受的最大载荷慢慢减小，含EMA为25%时，载荷最小为1638.57N，含EMA为5%时，载荷最大为2907.14N。随着EMA含量的增加，材料承受的最大载荷缓慢降低，从2907.14N降低到1688.57N，含EMA为25%时，载荷最小为83.36N；断裂强度先增加达到最大值1537.14MPa后又下降到1104.29MPa，EMA含量为15%时达到最大值为171.64MPa；抗拉强度从1975.43MPa急剧升高到2154.29MPa然后缓慢降低到1688.57MPa。当EMA的含量为15%时，复合材料的断裂强度与屈服载荷达到最大值，且抗拉强度与未添加EMA时相比也有明显增强。表面试样EMA的最佳填充量为15%。,结 论,（2）随着填充的EMA的增多，试样冲击强度由初始的2.8041kJ/cm2增加到最大为6.0155kJ/cm2然后降低到4.5066kJ/cm2，当式样中EMA的含量为15%时，冲击强度已经达到最大为6.0155kJ/cm2且式样没有发生断裂。这说明当乙烯丙烯酸甲酯含量为15%时材料的抗冲击强度最好。 （3）材料表面张力值随着EMA含量的增加先增加然后降低，当EMA含量为15%时，表面张力最大为41达因，对于含15%EMA的试样，随0.5%的油酸增入，表面张力仍然先增大然后减小，当含15%EMA的试样加入油酸时表面张力值最大为43达因，表明油酸的添加可以影响材料的表面张力。,结 论,（4）在PLA中EMA含量为15%的复合板材样品印刷适