【摘 要】
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聚乳酸(PLA)是一种具有生物降解性、生物相容性和良好的力学性能的可再生高分子材料,是石油基聚合物的潜在替代品。然而,韧性差、结晶速率慢的缺点限制了PLA在工程领域的应用。与其它聚合物共混是调整PLA材料性能的经济有效的方法,然而PLA与大部分聚合物相容性较差,因此需要增容。目前常用的增容方法中,反应性增容残留的反应性基团可能会影响共混材料的安全性,而嵌段或接枝共聚物的制备需要消耗大量溶剂。因此,
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聚乳酸(PLA)是一种具有生物降解性、生物相容性和良好的力学性能的可再生高分子材料,是石油基聚合物的潜在替代品。然而,韧性差、结晶速率慢的缺点限制了PLA在工程领域的应用。与其它聚合物共混是调整PLA材料性能的经济有效的方法,然而PLA与大部分聚合物相容性较差,因此需要增容。目前常用的增容方法中,反应性增容残留的反应性基团可能会影响共混材料的安全性,而嵌段或接枝共聚物的制备需要消耗大量溶剂。因此,开发更加绿色的PLA共混体系的增容剂具有十分重要的意义。本课题组采用成本低廉、操作简单的无皂乳液聚合得到了苯乙烯–丙烯酸甲酯无规共聚物(S–MA)来增容PLA/聚苯乙烯和PLA/高抗冲聚苯乙烯共混体系并取得了良好的增容效果。然而,由于这二者是硬质塑料,在冲击时不能有效地吸收基体传递的应力,因此增韧效果有待进一步提高。为进一步提高PLA材料的韧性,本文选取热塑性弹性体苯乙烯–丁二烯–苯乙烯嵌段共聚物(SBS)作为增韧剂,采用S–MA(nSt:n MA=75:25)作为增容剂,通过熔融和溶液共混制备了一系列PLA/SBS/S–MA共混材料,使用扫描电子显微镜(SEM)、万能拉伸试验机、冲击试验机和旋转流变仪研究了S–MA含量对共混材料相容性的影响规律并通过差示扫描量热仪(DSC)、偏光显微镜(POM)和热重分析仪(TGA)研究了S–MA的加入对共混材料结晶行为和热稳定性的影响。力学性能分析表明PLA/SBS共混物的拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率随S–MA含量增加而增加,缺口冲击强度在1 wt%添加量时最大。SEM结果显示SBS分散相粒径随着S–MA含量增加而减少。动态流变分析表明PLA基体的复数粘度、储能模量和损耗模量也都随着S–MA的加入而增加;Han曲线和Cole–Cole曲线表明S–MA的加入增加了PLA/SBS共混物的相容性。DSC非等温测试表明S–MA的加入导致共混物中PLA在降温结晶时的熔融结晶度降低。DSC和POM等温结晶结果表明S–MA的加入导致共混物中PLA的成核和球晶生长速率都下降。TGA结果表明S–MA的加入导致PLA和SBS的最快热分解温度相互靠近。以上结果表明,S–MA的加入增加了PLA和SBS的相容性,且S–MA在适中含量时增韧效果最好;S–MA增容剂的加入导致PLA/SBS共混物中PLA的结晶能力降低。
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