论文部分内容阅读
聚乳酸（PLA）是一种重要的生物基生物可降解塑料,在生物医学和通用塑料领域具有广泛的应用前景。然而,PLA较差的结晶能力限制了其更为广泛的应用。自组装成核剂能够溶解在PLA熔体中,在降温过程中自组装成各种超分子骨架,诱导PLA形成有趣的结晶形貌,促进PLA结晶,因此,是一种很有前景的PLA成核剂。由于PLA/自组装成核剂的结晶形貌与自组装成核剂微纤的形成和PLA晶体在微纤表面增长速率的竞争有关,而PLA的光学纯度以及添加增塑剂都对PLA的结晶速率有明显影响,因此,本论文着重考察了PLA的光学纯度、以及添加具有增塑作用的聚氧化乙烯（PEO）对PLA/自组装成核剂多酰胺（TMC-328）结晶形貌的影响。主要结果如下:（1）PLA光学纯度（分别含2%D和4%D-乳酸单元）对PLA/TMC-328结晶形貌的影响。偏光显微镜（POM）结果发现,TMC-328在PLA（2%D）和PLA（4%D）基体中具有相似的溶解度。差示扫描量热仪（DSC）结果表明（降温速率为2.5oC/min）,在熔融温度Tf=220～240 oC时,对于PLA（2%D）/0.1～0.15 wt%TMC-328,PLA（2%D）的结晶峰温度Tp随Tf的升高而降低,而PLA（2%D）/0.2～0.3 wt%TMC-328的Tp随Tf的增加而增加;对于PLA（4%D）/0.15～0.3 wt%TMC-328观察到类似的趋势,只是PLA（4%D）/0.1 wt%TMC-328未发现明显的结晶峰。POM的等温结晶研究结果表明:对于PLA（2%D）/TMC-328（结晶温度Tc设为140 oC）,在Tf=220～240 oC的范围内,含0.1 wt%TMC-328的体系球晶和锥形形貌并存,而含0.15 wt%TMC-328的体系始终形成锥形形貌的晶体;含0.2 wt%TMC-328的体系,在Tf=220～230 oC时,在随后的等温结晶过程中形成串晶,在Tf=240oC时,等温结晶形成短针状晶体;含0.3 wt%TMC-328的体系,在Tf=220 oC时,等温结晶形成短棒状晶体,在Tf=230～240 oC的情况下,形成的是串晶。对于PLA（4%D）/TMC-328,等温结晶（Tc设为130 oC）的形貌和上述PLA（2%D）/TMC-328大体相似。唯一不同的是,PLA（4%D）/0.15 wt%TMC-328体系在Tf为220,240 oC的情况下,随后等温结晶形成密集的微晶,而在Tf为230 oC的情况下,虽然等温结晶形成了锥形晶体,但是kebab的尺寸明显小于PLA（2%D）/0.15 wt%TMC-328。形成上述不同的原因可归结于:PLA（4%D）的结晶速率比PLA（2%D）慢,而锥形晶体的形成是TMC-328结晶和PLA结晶的竞争形成的,TMC-328结晶形成shish,PLA在TMC-328晶表面形成kebab。（2）TMC-328和PEO结合对PLA的结晶形貌的影响。（a）首先,利用POM研究了PEO的引入对TMC-328在PLA熔体中溶解情况的影响。对于不含PEO的PLA/TMC-328,在Tf为230 oC时,当TMC-328含量低于0.15 wt%时TMC-328完全溶解在PLA熔体中,而TMC-328含量为0.2～0.3 wt%时仍有少量TMC-328残留在PLA熔体中;对于PLA/PEO/TMC-328,在Tf为230 oC时,即便是含0.3 wt%TMC-328的体系,TMC-328完全溶解在PLA/PEO熔体中。这表明PEO的引入促进了TMC-328在PLA熔体中的溶解。（b）接下来,研究了引入PEO对PLA/TMC-328体系非等温结晶形貌的影响（Tf=230 oC,降温速率为5oC/min）。结果表明,PLA/0.1 wt%TMC-328没有观察到明显的晶体,PLA/0.15wt%TMC-328出现了大量微小的晶体,PLA/0.2～0.3 wt%TMC-328形成长短、粗细不均一的树枝状晶体;而PLA/PEO/0.1～0.15wt%TMC-328在降温过程中观察到大量球晶,PLA/PEO/0.2～0.3wt%TMC-328观察到长短和粗细均匀的棒状晶体和串晶。（c）最后,研究了熔融温度Tf（210,220,230 oC）对PLA/PEO/TMC-328等温结晶形貌的影响。结果表明,在130 oC的等温结晶温度下,PLA/PEO/0.15wt%TMC-328在Tf为210～230 oC时均观察到锥形形貌的晶体,但是,不含PEO的PLA/0.15 wt%TMC-328仅在Tf=230 oC时观察到锥形形貌的晶体,而在Tf=220 oC时观察到微晶形貌。对于PLA/PEO/0.2 wt%TMC-328,在Tf=210～220 oC的情况下,在130 oC等温结晶了锥形晶体;而在Tf=230 oC的情况下,在随后的等温结晶过程中形成串晶。对于PLA/PEO/0.3 wt%TMC-328,在Tf=230 oC的情况下,在随后的等温结晶过程中形成短针状晶体。以上结果可归因于加入增塑剂PEO后增强了PLA的链段活动性,从而提升了PLA相对TMC-328的结晶速率比。