聚乳酸增韧改性研究

聚乳酸增韧改性研究

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ＭｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＰＬＡ

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聚乳酸（ＰＬＡ）作为一种非石油基可生物降解高分丁材料，一直是材料科学领域中研究的重大主题”。ＰＬＡ是一种可牛物降解的热塑性线型脂肪族娄聚酯．由可再生原料制备而得，具有许多石油基

塑料泄有的优良性能”】。它具有较高的』学性能、

物（ＰＢＡＴ），聚丁一酷丁一醇酯（ＰＢＳ）和襞甲基乙

撑碳酸酯（ＰＰＣ）３种生物降解聚合物作为增卸剂，对ＰＬＡ进行增韧政性，采用熔融共混法制备了ＰＬＡ，ＰＢＡＴ．ＰＬＡ，ＰＢＳ和ＰＬＡ／ＰｐＣ复合材料。通过拉忡、冲击试验和ＳＥＭ分析对复台材料的力，≠悻能和断

面微观形貌进行了研究。

热塑性、加工性能．生物相容性和降解性。土壤埋没试验证明，ＰＬＡ￥０品在土壤中能够稳定降解，几年后完全消失；根据ＩＳ０１４８５５标准，在堆肥喜氧氯茧中，ＰＬＡ在４５无内能够选｝１１８０％以上降解”１。固此，ＰＬＡ作为ｕｎ≮啦、町降解塑料，在日用品和食品包装、垃圾袋、地膜一次性餐具厦生物医药等领域具有广搓应用“。但因其存在冲击强度和热变形温度低，气体阻隔性差等缺陷，其应用范围受到限制…，

通过对ＰＬＡ进行增韧政性．可以提高其冲击性能。Ｏｈｋｏｓｈｉ等”１研究了币间增韧剂对ＰＬＡ的作用，结果表明：增韧利可明显提高ＰＬＡ的冲击韧性。奉实验选用丁二酵一己二隘．对苯二甲酸批聚

１实验部分

１．１主要原料

ＰＬＡ，４０３２Ｄ，美国ＮａｔｕｒｅＷｏｒｋｓ公司；

ＰＢＡＴ，』＝业级，巴斯夫有限公司；

ＰＢＳ，工业圾＋安废相；｛化工肓限责任公ａ＾ＰＰｃ，工－ｌｋ级．内蒙占鼗西高新材料股份有限公

司。

１．２主要仪器设备

真宅干蝶箱，ＤＺＦ一６０５０．ｈ海新苗医疗器械制

曼曼翼翼鬯幽璺曼！！！！二：！：！兰

造有限公司；

效果不是很明显。此外，缂ＰＢＡＴ、ＰＢＳ）砭ＰＰＣ增韧后的ＰＬＡ拉伸强度均低于纯ＰＬＡ。

电子拉力机，ＣＭＴ４３０４，澡圳新三思材料检测

有限公司．

电子冲击试验机，ＸＪＣ．承德精密试验机有限

公司ａ

密炼器，ＲＭ－４００Ｂ．哈尔滨啥普电气拄术有限

责任公司－

ｐｌ《ｇ｝ｇ

扫描电子显微镜，ＪＳＭ．６４８０，日本ＪＥＯＬ公司。

１．３样品糊备

将ＰＬＡ、ＰＢＡＴ．ＰＢＳ炷ＰＰＣ在４０＂ＣＦ恒温真空

１—‰ＰＬＡ，２－－ＰＬＡ／ＰＢＡＩ（９：Ｉ】３一ＰＬ胪Ｂｑ９”．４哪ＦＰｃ㈣１）

日０１Ｔ白ｎ￥ｉｏｎ

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干燥２４ｈ。然后将ＰＬＡ分别与ＰＢＡＴ、ＰＢＳ殛ＰＰＣ按蹬定质量比称量，在密垛器中混炼均匀，混炼温

目，■■ＰＬ＾＃ｔｔ■ｍ自－８１ｔ■■

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ＰＬＡｓｖｍｅｍｓ

度１８０℃、转子转速３５巾ｌｌｎ，时｛ｌｊＪ８ｒａｉｎ。把混炼好

的团状料放在平板硫化机上压制成标准样条，温度１７５℃．预热３ｍｉｎ，热压压力１０ＭＰａ，热压时间３ｍｉｎ，冷压时间５ｍｉｎ，冷却雎力２０ＭＰａ。

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１．４性能测试与结构表征

拉伸性能按ＧＢ，ｑ＂１０４０－－－１９９２羽｛试，拉伸速率

１０ｒａｍ／ｒａｉｎＩ

不同ＰＬＡ增韧体系力学性能差异的原因与增

韧剂本身的结构和性能有关”‘。与ＰＢＳ及ＰＰＣ相比，ＰＢＡＴ是 种三嵌段强极性共聚酯，熔点与ＰＬＡ

缺口冲击强度按ＧＢ／Ｔ１８４３～１９９６测试．样条宽８ｍｍ，厚２

形貌。

ｒｎｍ；

最相近ｌ而ＰＢＳ和ＰＰ（嘟是弱极性共聚酯，井且熔点

与ＰＬＡ相差很大。由相似相客原理可知，相对ＰＢＳ及ＰＰＣ而言，ＰＢＡＴ与ＰＬＡ的相容性更好，其次ＰＢＡＴ

将试样断面真空喷金后，用扫描电镜观察断面

分子链上除了含有柔性链腔．还含有苯环基团，当ＰＢＡＴ分子插入到ＰＬＡ分子链巾，由＿ｌ二苯环的体积

大．增大ＴＰＬＡ分子链的自由空问．使得ＰＬＡ分了运动变得相对客易，且有利于对外界能虽的吸收，

２结果与讨论

２．１增韧ＰＬＡ体系的力学性能

图１为纯ＰＬＡ及增韧ＰＬＡ体系拉伸应力．应变曲线．袅】为纯ＰＬＡ和增韧ＰＬＡ体系的缺口冲击强度。从图】及表１町以看出，纯ＰＬＡ的断裂伸长率为

４

上述性能与结构在宏观上即表现为ＰＢＡＴ增韧ＰＬＡ体系的断裂伸长率、拉伸强度殛缺ｎ冲击强度鞍

ＰＢＳ、ＰＰｃ增韧ＰＬＡ体系高。

１％，材料呈脆性断裂，冲击强度为９

Ｉ

ｋＪ／ｍ２－增韧

２．２增韧ＰＬＡ体系微观结构

图２为３种不同增韧ＰＬＡ体系冲击断面的ＳＥＭ照片。从囤２可以看出，ＰＬＡ／ＰＢＡＴ复合材料的断面最为粗糙，表面有明显的固韧性断裂产生的拉丝，ＰＢＡＴ分散柑尺寸较小．分彀较均匀，因ＰＢＡＴ颗

粒脱落产牛的凹槽和孔洞的尺 Ｊ很小－ＰＬｈｄＰＰＣ复

改性后，ＰＬＡ在拉伸过程中均出现了一定的屈服，

断裂方式由脆性断裂变为韧性断裂，断裂伸长率和

缺口冲击强度均得到不同程度的提高．其中ＰＢＡＴ对ＰＬＡ断裂伸长率和缺口冲击强度的改善效果最１：白明显。ＰＬＡ／ＰＢＡＴ复合材料的断裂伸长率达到

了８３％，为纯ＰＬＡ的２倍，缺口冲击强度Ｌ升到１１２

合材料的断面最为平祭，呈明显的脆性断裂，ＰＰＣ

分散相尺寸也较太．且分胜不均匀．困ＰＰｃ颢杖脱落

ｋＪ／ｍ‘。ＰＢＳ：｝ＰＰＰＣ增韧ＰＬＡ体系的断裂伸长率分

ｇⅡ为５０％和４４％，缺ＬＩ冲击强度分别为９

１０３

８ｋＪ／ｍ２和

产生的凹槽和孔涧的尺寸较大｝ＰＬＡ／ＰＢＳ复合材料

的断面形貌状、兄介千前两种增韧体系之闻。说明

ｋＪ，：ｍ‘，材料的断裂伸长率及冲击强度的改善

２．４

ＰＢＡＴ增韧ＰＬＡ体系微观结构

网４为ＰＢＡＴ增韧ＰＬＡ体系冲击断面的ＳＥＭ照

片。从图４可以看出．随着ＰＢＡＴ含量的增加，复合

■■■

（㈣Ｐ％ｆ９１】

。。。品：翟！＊！！！：馊：。．。

２．３

材料的断砸从较平整逐渐变得粗糙．韧性断裂越来

越明显。说明随着ＰＢＡＴ含量的增加，ＰＬＡ／ＰＢＡＴ复

合材料的韧性提高。另外，随着ＰＢＡＴ含量的增加，其在ＰＬＡ基体中的分散尺寸变大。同时，在基体中固ＰＢＡＴ颗粒脱落产生的凹槽和孔洞逐渐变大（罔４（ｃ）），此时体系表现出明显的不柏容性。运可能是

园为随着ＰＢＡＴ含最的增加，ＰＢＡＴ奉体分子之间的作用力增强，而ＰＢＡＴ分子与ＰＬＡ分子之间的作用山减弱，以致两相界面的黏结力变小，故相客性变

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