无机填料改性聚乳酸材料研究

无机填料改性聚乳酸材料研究,主要内容,1,1.研究背景,注塑、纺丝、挤出等,良好的生物相容性,生物降解性、生物吸收性好,在服装、纺织、包装材料、农业、林业、土木建筑、医疗行业、生活用品、办公用品等领域得到广泛的应用,2,PLA优点,力学性能较差,加工性能差,成本较高,脆性较高、抗冲击性能差,热变形温度低；PLA对热不稳定，即使在低于熔融温度和热分解温度下加工也会使分子量大幅度下降。,乳酸价格以及聚合工艺决定了PLA 的成本较高。,3,PLA缺点,共聚改性,交联改性,共混改性,PLA的交联改性是指在交联剂或者辐射作用下，通过加入其他单体与聚乳酸发生交联反应生成网状聚合物改善其性能。常用马来酸酐(MAH) 、右旋糖苷衍生物等。,4,改善聚乳酸性能、降低成本,PLA的共聚改性是通过调节乳酸和其他单体的比例改变聚合物的性能或由第二单体提供聚乳酸以特殊性能。常用的改性材料有亲水性好的聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇(PVA)等。,共混是将两种以上的高分子聚合物进行一定的混合，从而得到性能优化的材料。常用淀粉、无机填料(碳酸钙、硅灰石、硫酸钙等)。,增塑改性,化学改性,物理改性,增塑改性即在高聚物中混溶一定量的高沸点、低挥发性的低分子量物质，从而改善其机械性能与加工性能。常用增塑剂有聚乙二醇(PEG)、柠檬酸三丁酯(TBC)、三醋酸甘油酯(TAc)等。,刚性粒子增韧,无机刚性粒子,无机刚性粒子粒径小，比表面积大，具有很好的表面和体积效应。如：纳米二氧化硅和纳米碳酸钙，文献已报道了它们在PS、PP、高密度聚乙烯（HDPE）和聚氯乙烯（PVC）里有很好的增韧效果。但是无机填料与基体树脂的黏结性普遍不好，因此需要对无机填料表面改性，以增强无机粒子与聚合物基体的界面结合，进而进一步提高增韧效果。另外，刚性粒子大小、两相界面粘结性、粒子分布和间距对增韧效果的影响也不同。,有机刚性粒子,有机刚性粒子增韧克服了弹性体增韧不能兼顾强度和韧性的特点。以PMMA、PS以及苯乙烯-丙烯腈共聚物（SAN）为典型代表。有机刚性粒子增韧的基本要求是增韧粒子的模量要比基体树脂大，泊松比要小。冷拉机理是目前主要的有机刚性粒子增韧机理：由于增韧粒子与基体之间模量和泊松比的差异，在外力作用下，粒子赤道面会产生静压力，而在两极区则会产生静拉力，在静压力和静拉力的的共同作用下，分散相刚性粒子发生屈服而产生冷拉，产生塑性变形，过程中大量吸收能量，从而提高材料冲击强度。,5,填料的表面处理,力学性能-拉伸、弯曲、悬臂梁缺口冲击强度,实验内容,PLM,试样的制备,性能测试,微观结构表征,结晶性能-DSC、WAXD,SEM,6,2.研究内容,标准试样的制备,复合材料的制备,技术路线,7,研究结果,聚乳酸复合材料DSC分析,第一次升温曲线,10,双熔融峰分别在165和170左右,图1 PLA/T-CaCO3,图2 PLA/T-CaCO3/PBAT,加入PBAT后，第二个熔融峰向低温移,与图1相比，加入PBAT后，双熔融峰逐渐变小，甚至消失,研究结果,聚乳酸复合材料DSC分析,第二次升温曲线,11,图3 PLA/T-CaCO3,图4 PLA/T-CaCO3/PBAT,无冷结晶峰，熔融峰向低温移,PLA/PBAT出现明显的冷结晶峰，PLA/T-CaCO3/PBAT随着PBAT增加，冷结晶峰消失,研究结果,聚乳酸复合材料DSC分析,降温曲线,图6 PLA/T-CaCO3/PBAT,图5 PLA/T-CaCO3,12,无明显的结晶峰,研究结果,PLM分析,13,研究结果,PLM分析,PLA/T-CaCO3/PBAT=70/20/10,PLA/T-CaCO3/PBAT=60/20/20,PLA/T-CaCO3/PBAT=55/20/25,PLA/T-CaCO3/PBAT=50/20/30,14,研究结果,力学性能,冲击强度,弯曲模量,15,冲击强度先 ，在PBAT含量为20%时达到最大，然后,弯曲模量,研究结果,SEM分析,16,研究结果,XRD分析,1-T-CaCO32-pure PLA3-PLA/PBAT=90/104-PLA/PBAT=80/205-PLA/PBAT=75/256-PLA/PBAT=70/307-PLA/T-CaCO3=80/208-PLA/T-CaCO3/PBAT=70/20/109-PLA/T-CaCO3/PBAT=60/20/2010-PLA/T-CaCO3/PBAT=55/