论文总字数：24818字

摘 要

本文使用了成核剂NT-C作为聚乳酸/聚丙烯（PLA/PP）共混物的成核剂，加入相容剂聚丙烯接枝马来酸酐（PP-g-MAH）改善共混物的相容性。利用力学性能测试、差示扫描量热仪（DSC）及偏光显微镜（PLA）等手段，研究了成核剂及增容剂对共混材料的力学性能、结晶性能等的影响。力学性能测试发现当PLA：PP为40:60时，PLA/PP缺口冲击强度达到最大值；随着成核剂NT-C及PP-g-MAH的加入，共混物的断裂伸长率与弯曲模量得到了一定的提高，但对拉伸强度影响较小。示差扫描量热法（DSC）分析表明，成核剂NT-C促进共混物中PP形成β晶型，但对PLA影响较小。通过偏光显微镜（PLM）观察发现，加入成核剂NT-C后球晶尺寸明显减小，密度增大；但加入PP-g-MAH后，又促进了晶体的生长。当加入成核剂NT-C且PLA含量为20%时，PLA/PP/NT-C共混物的热变形温度较高。而PLA/PP/PP-g-MAH/NT-C的热变形温度未能随增容剂的加入而有所改善。

关键词：聚乳酸 相容剂 成核剂 力学性能 热变形

Mechanical properties of a nucleating agent modified PLA / PP blends

ABSTRACT

In this paper, nucleating agent(NT-C) were evaluated as the nucleating agents for Poly(lactic acid)/Polypropylene (PLA/PP) blends in our laboratory, and used Polypropylene grafted with Maleic anhydride(PP-g-MAH) as the compatibilizer on blends to improve the compatibility of the blends. The effect of nucleating agent and compatibilizer on the mechanical properties and crystallization of blends were studied by means of mechanical tests, differential scanning calorimetry (DSC) and polarized light microscopy (PLM) , respectively. It was also found that the notched impact strength reached the maximum value when the PLA: PP is 40:60 loading. And elongating at break and the flexural modulus of blends increased, but little effect on the tensile strength with the nucleating agent NT-C and PP-g-MAH added. It was found that the the formation of β polymorph was improved by NT-C. And the effect of NT-C on the PLA was also studied by means of differential scanning calorimetry (DSC).The results showed that the addition of nucleating agent led to higher crystallization temperature and smaller spherulitic size by the polarized light microscopy (PLM) ,and the density increases; but the growth of crystals was promoted with PP-g-MAH. The heat distortion temperature of PLA/PP/NT-C blends high with the nucleating agent is added and the content of PLA is 20%. But the heat distortion temperature of PLA/PP/PP-g-MAH/NT-C failed improved with the compatibilizer.

Key Words: Poly(lactic acid); Compatibilizer; Nucleating agent; Mechanical property; Heat distortion

目 录

摘 要 I

ABSTRACT

第一章绪论

1.1聚乳酸的概述 1

1.1.1聚乳酸简介 1

1.1.2聚乳酸的合成和制备 1

1.1.3聚乳酸的基本性质 2

1.1.4聚乳酸的晶体结构 2

1.1.5聚乳酸结晶的理论基础 3

1.1.6聚乳酸的应用 3

1.1.7聚乳酸的改性研究 3

1.2聚丙烯的概述 6

1.2.1聚丙烯简介 6

1.2.2聚丙烯的基本性质 6

1.2.3聚丙烯的晶体结构 7

1.2.4聚丙烯的应用 7

1.2.5聚丙烯的改性 7

1.3聚乳酸/聚丙烯共混物的相容性 8

1.4成核剂研究进展 8

1.4.1 聚乳酸成核剂 8

1.4.2 聚丙烯成核剂 9

1.5 课题背景、研究内容和方法 10

1.5.1 课题背景 10

1.5.2研究内容及方法 10

第二章 实验部分

2.1 主要原料 11

2.2 主要设备 11

2.3 试样制备 11

2.3.1 改性PLA材料制备 11

2.3.2 等温结晶样片的制备 11

2.3.3 样条的制备 12

2.4 测试与表征 12

2.4.1力学性能测试 12

2.4.2示差扫描量热（DSC）分析 12

2.4.3偏光显微镜（PLM）观察 12

2.4.4负荷变形温度（HDT）测试 12

第三章 结果与讨论

3.1力学性能 13

3.2 DSC分析 14

3.3 PLM观察 16

3.4 HDT测试 18

第四章 结论与展望

4.1结论 20

4.2展望 20

参考文献

致 谢

第一章 绪论

现如今随着时代的不断进步，人类对全球资源的需索无度及过度开发，从石油、煤炭等化石资源合成的高分子材料制品成为了人们最广泛使用的材料之一，但此材料的大量生产、消费以及遗弃等现象所造成的环境问题日趋严重，人们已然开始意识到环境保护的重要性。21世纪以来在众多以开发的绿色高分子材料中，聚乳酸（PLA）作为一种无毒、无刺激、强度高、具有良好生物相容性、可完全生物降解、可再生和可加工成型的高分子材料，是目前最有发展前景且最常使用的材料，被认为是“绿色”环保型材料^[1]。

1.1聚乳酸的概述

1.1.1聚乳酸简介

聚乳酸（PLA）是由生物质原料（木薯、甜菜、甘蔗、秸秆纤维素等）经微生物发酵而成的小分子乳酸聚合而成的高分子材料，这就决定了PLA是一种原料可再生性聚合物。经特殊处理的PLA在使用过程中能保持其性能而不降解，使用后可置于堆肥条件下快速降解成为二氧化碳和水。降解生成的二氧化碳和水，会被植物吸收，经“光合作用”重新形成植物淀粉、葡萄糖或纤维素，这些原料又可以被用来合成PLA，形成了一个闭合的碳循环。该聚合物在具有高强度、高模量等优点时，同时作为热塑性塑料的一种，可像聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）等常见合成高分子材料一样，通过挤出、注塑、中空吹塑等方法形成制品，也能熔融纺丝得到纤维制品^[2-3]。

1.1.2聚乳酸的合成和制备

目前，PLA主要有乳酸直接缩聚法（“一步法”）和丙交酯开环聚合法（“两步法”）两种生产技术^[14-15]。“一步法”是将乳酸直接在高低温下进行脱水缩聚，具有生产工艺简单、流程短。设备投资小、产品成本较低等优点，但其生产的聚乳酸分子量较低，分子量分布较宽。“两步法”是目前国内外生产企业普遍采用的生产技术，是将乳酸制备成环状二聚体丙交酯后，在进行丙交酯的开环聚合生产聚乳酸。该方法制备的聚乳酸分子量高，品质好，但成本也较高，是目前PLA树脂价格较高的原因之一。

由乳酸制聚乳酸生产工艺如图所示：

图1.1聚乳酸的合成路线

请支付后下载全文，论文总字数：24818字