聚乳酸是一种来源于可再生资源且生物可降解的环境友好高分子材料,其力学性能与聚丙烯、聚苯乙烯等通用塑料以及聚对苯二甲酸乙二醇酯等工程塑料相当,在汽车环保内饰件等领域有着广阔的应用前景。半结晶性聚合物的物理性能以及制品的使用性能很大程度上依赖于结晶度、晶体结构和结晶形态。由于聚乳酸存在多晶型的特点,使得结晶和熔融行为较为复杂,而且结晶速率慢和结晶度低等不足,导致了制品耐热性能差,限制了聚乳酸在汽车上的应用。因此,研究聚乳酸的结晶和熔融行为,有助于理解其微观结构和物理性能的关系,为成型加工和性能调控提供理论依据。本文首先研究了不同光学纯度聚乳酸的多晶型结晶行为,低光学纯度商业聚乳酸的多重熔融行为,以及退火处理对其微观结构和性能的影响,进而通过分别添加商品化的多酰胺成核剂和自主开发的纳米柠檬酸锌成核剂调控聚乳酸的结晶性能,以期提高结晶速率和改善耐热性能。论文的主要内容和结果分述如下：1)以左旋和右旋丙交酯为单体,经开环聚合制备了六种不同光学纯度的聚乳酸样品。利用广角X射线衍射、差示扫描量热仪和偏光显微镜研究了光学纯度对聚乳酸多晶型结晶行为和晶体生长动力学的影响。光学纯度越低,聚乳酸生成Ⅸ’晶的温度范围越窄,并向低温方向靠拢。产生这一影响的因素为聚乳酸光学组成中的右旋链段单元一方面使得结晶速率减慢,另一方面使得平衡熔点降低。结晶动力学理论分析表明,聚乳酸多晶型((α’-α)结晶和Regime Ⅲ-Ⅱ转变之间并不是直接相关的。2)以一种低光学纯度(～92%)的商业聚乳酸为研究对象,考察了其等温结晶后的熔融行为,并讨论了相应的熔融机理。该聚乳酸样品在低于95℃下结晶,获得的主要是α’晶,α晶则主要在95℃以上的温度生成。在三个由低到高的结晶温度区间内,聚乳酸样品表现出不同的熔融行为。对于低温区(Tc<95℃),多重熔融行为可归因于部分α’晶的直接熔融、α’晶向a晶的相转变和转变生成α晶的熔融。在中温区(95℃≤Tc<120℃),双重熔融峰的产生主要是由不完善α晶的熔融、再结晶和再熔融引起。在高温区(Tc≥120℃),单个熔融峰对应于完善度较高的α晶的直接熔融。3)利用温度调制式差示扫描量热仪、小角X射线散射和动态力学分析手段研究了退火峰的起因和退火后结晶聚乳酸样品微观结构和性能的变化。总热流曲线上的退火峰可分解为不可逆热流部分的焓恢复吸热峰和可逆热流部分的玻璃化转变台阶,表明退火峰主要是由刚性无定形相的焓恢复引起。无定形层厚度的明显增加,反映了退火期间刚性无定形相的形成和自由无定形相分子链的松弛。随着退火温度升高,储能模量增大和损耗峰温度降低,以及在退火温度以上发生软化,表明高温退火促进了无定形相分子链的运动,在结晶相和自由无定形相之间形成了刚性无定形相。4)由熔融共混的方法制备了添加多酰胺成核剂(TMC)的聚乳酸共混物样品,详细研究了其热特性、结晶行为和成核能力。TMC能够促进聚乳酸的冷结晶,并提高总结晶度,但是对玻璃化转变温度没有影响。对于等温结晶过程,TMC明显缩短了聚乳酸的半结晶时间,加快了总结晶速率,然而,并不改变晶体生长方式和晶体结构。定量地计算了TMC的成核效率和成核活性,结果表明TMC具有非常突出的成核作用,添加量在0.25wt%和0.5wt%之间较为合适。结晶形态显示TMC能在聚乳酸基体中实现良好均匀的分散,并且为聚乳酸提供大量的成核点,提高成核密度,减小球晶尺寸。5)利用溶液法合成了纳米柠檬酸锌(ZnCC),作为一种新型、环境友好的成核剂,系统研究了ZnCC对聚乳酸结晶行为、晶体形态、成核机理、力学性能和耐热变形性的影响。ZnCC显著提高了聚乳酸从熔融态下的非等温和等温结晶速率,其成核效果优于传统成核剂滑石粉、市售柠檬酸锌和多酰胺成核齐TMC。ZnCC促使聚乳酸生成了边界结合紧密、大小分布均一的细小晶体,而且晶体密度随着ZnCC含量的增加而逐渐增大。基于聚乳酸和ZnCC晶格参数之间的匹配关系,推测该共混物体系的成核机理可能为外延成核。ZnCC的加入使得聚乳酸在短周期退火过程中能够高度结晶化,提高并改善了聚乳酸的力学和耐热性能。