聚乳酸(PLA)是一种可完全生物降解的聚酯材料,由淀粉和糖类经发酵、合成制得,是一种可再生的资源。聚乳酸具有良好的生物相容性以及加工性能,具有与聚酯和聚苯乙烯等石油基塑料相仿的力学行为。虽然聚乳酸拥有上述优势,但也存在着一些不足之处,如熔体强度低、结晶过程慢、结晶度低、热变形温度低等等,这些问题制约了PLA在发泡、注塑、挤出、吹塑等成型工艺中的应用。针对这些缺点,本论文利用紫外辐照引发的反应挤出方法对PLA进行了长链支化改性研究,并对实验中的降解产物及支化产物的结构和性能做了较详细的表征和评估。具体研究内容和结果如下:(1)在紫外辐照下,研究喂料速度、螺杆转速和加工温度对PLA降解的影响。FTIR结果表明,熔融态的PLA紫外辐照降解反应,符合Norrish II型的自由基降解机理。熔指、GPC及旋转流变实验结果发现,PLA的紫外辐照反应挤出与其固态辐照实验相比,大大缩短了引发时间。通过改变喂料速度,可以控制PLA熔体在螺槽中的厚度,进而影响光降解的程度。挤出机螺杆转速提高,辐照时间缩短,但光降解反应速度较快,此时PLA的机械降解为主导因素。加工温度在185~200℃的范围时,PLA的降解程度差异较小;当加工温度提高到230℃时,PLA的降解程度显著加剧。力学实验和DSC分析结果表明,PLA降解产物的拉伸强度和断裂伸长率都随着降解程度的增大而表现出减小的趋势,样品的冷结晶过程也随着降解程度的加剧而更加复杂。(2)将PLA与多官能度单体三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)共混后,进行紫外辐照挤出,引发自由基反应,制备长链支化PLA。样品的GPC分析和线性粘弹性表征结果显示,在PLA的紫外辐照挤出过程中添加TMPTA,可以有效地提高PLA的分子量和熔体强度,获得长链支化分子。长链支化PLA样品表现出了热流变学的复杂行为,其活化能显示出了对分子结构的依赖性。TGA和力学实验结果表明,长链支化结构的引入,对PLA的热稳定性影响并不大,但是对其力学性能却有一定的促进作用。(3)利用差示扫描量热仪、广角X射线衍射仪、偏光显微镜等仪器,对长链支化PLA结晶性能以及成核剂对其结晶性能的影响进行研究。结果表明,长链支化结构的引入,能在结晶初期起到成核点的作用,可以有效地提高PLA的结晶速率和结晶度,同时细化球晶尺寸。对于PLA-T1.5-talc体系,由于长链支化结构及外加成核剂的同时存在,阻碍了PLA分子链的运动,使结晶速率和结晶度相比PLA-talc体系稍有降低,但比PLA-T1.5体系的结晶速率快,两者结晶度则基本持平。多酰胺类成核剂TMC能够在PLA熔体中与其形成分子间氢键,使体系的结晶能力更强。外加成核剂比PLA的长链支化结构对其球晶尺寸的细化程度更大,其中,添加talc的PLA样品在结晶生长后期出现了“针状”晶粒,而添加TMC的PLA样品中则没有出现类似现象,其球晶更加完善,表明TMC比talc对PLA线性和支化体系具有更强的结晶促进作用。此外,长链支化结构及无机成核剂talc和有机成核剂TMC都不能改变PLA的晶型。