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摘 要

聚乳酸是以乳酸为单体化学合成的，也称聚丙交脂，具有可生物降解的高分子聚酯材料，被认为新世纪最有发展前景的生物医药材料和新型包装材料。但由于聚乳酸在正常情况下结晶度低及其结晶速率慢使得其工业化脚步缓慢，制约了广泛应用，因此，加快聚乳酸的结晶速率以及提高其结晶度是目前最需解决的一个难题。

本文在聚乳酸的相关理论基础之上，对聚乳酸进行成核改性研究。本实验选用特定分子结构的羧酸、酸酐合成羧酸盐成核剂的不同配比加入纯PLA中。经密炼后通过注塑制备试样，通过对试样进行偏光显微镜（PLM）观察、差示扫描量热仪（DSC）分析和力学性能测试来研究成核剂的种类和添加量对PLA的熔融、结晶以及力学性能的影响。

实验中加入不同配比相同成核剂和同配比不同成核剂对聚乳酸结晶行为都有不同的影响，在对7.5wt% PMA-Ca,5wt% PMA-Ca,2wt% PMA-Ca,1wt% PMA-Ca的研究中发现7.5wt%PMA-Ca的结晶效果最好。在对多种成核剂的进行实验对比发现Li盐对聚乳酸的结晶行为影响较明显。

关键词：聚乳酸 成核剂 结晶行为

Modification of a nucleating agent for

crystallization behavior of polylactic acid

ABSTRACT

Polylactic acid is chemically synthesized as monomers, also known as polylactide resin, a biodegradable polymer having a polyester material. the new century is considered the most promising biomedical materials and new packaging materials. However, as under normal circumstances, the polylactic acid of low degree of crystallinity and crystallization rate is slower so that the slow pace of industrialization, limiting the widespread application and therefore accelerate the crystallization rate of the polylactic acid and increase the degree of crystallinity is the most difficult problem to be solved.

In this experiment,basic on the theory of PLA,we do research on the nucleation modified of PLA.The ratio of a specific molecular structure of the different acids, salts of carboxylic acid anhydrides of the nucleating agent was added in pure PLA. After mixing the specimen prepared by injection molding, specimens through a polarizing microscope (PLM) observation, differential analysis and mechanical testing to study the kind and addition amount of a nucleating agent to the molten PLA scanning calorimeter (DSC) affect crystallization and mechanical properties.

Experiment with different ratios with the same ratio of nucleating agents and different effects of different nucleating agents on crystallization behavior of polylactic acid has found that the effect of 7.5wt% PMA-Ca crystallization in to 7.5wt% PMA-Ca.5wt% PMA-Ca.2wt% PMA-Ca.1wt% PMA-Ca study best. In Li salt found to affect the crystallization behavior of polylactic acid for a variety of experiments comparing the nucleating agent is obvious.

KEYWORD：Polylactic acid ;Nucleating agent ;Crytallization behavior

目录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 聚乳酸的应用与发展 1

1.1.1挤出级树脂的市场应用 1

1.1.2注塑级树脂的市场应用...........................................................................................1

1.1.3其他牌号树脂的市场应用 2

1.2 聚乳酸的结构和性质 2

1.3 聚乳酸的改性方法 4

1.3.1 化学改性 4

1.3.2 物理改性 4

1.3.3 复合材料改性 5

1.4 成核剂对聚合物性能的影响 6

1.4.1 无机类成核剂对聚乳酸性能的影响 6

1.4.2 有机类成核剂对聚乳酸性能的影响 7

1.5本文的主要研究内容与意义 9

第二章 实验部分 11

2.1 主要原料 11

2.2 主要设备 11

2.3 试样制备 11

2.3.1 成核剂的合成制备 11

2.3.2 改性PLA材料制备 11

2.3.3 等温结晶样片的制备 12

2.3.4 样条的制备 12

2.4 试样性能测试 12

2.4.1 试样的示差扫描量热(DSC)分析 12

2.4.2 偏光显微镜(PLM)观察 13

2.4.3力学性能测试 13

第三章 结果与讨论 14

3.1 力学性能测试 14

3.2 差示扫描量热（DSC）分析 15

3.3 偏光显微镜（PLM）观察 17

第四章 结论与展望 19

参考文献 20

致谢 22

绪论

聚乳酸（PLA）是以乳酸为单体化学合成的，也称聚丙交酯，是具有可生物降解的高分子聚酯材料,其分子式为(C₃H₄O₂)_n。聚乳酸是以谷物秸秆、小麦、玉米等天然的可再生资源为原料^[1-3]。在微生物、水、酸碱等作用下，废弃后的聚乳酸制品可在自然界中分解，最终分解为二氧化碳和水，是重要的环保材料，因此聚乳酸材料具有广阔的市场前景，在医用、新型包装材料、纤维制品等领域应用越来越广泛。

1.1 聚乳酸的应用与发展

聚乳酸(HO[OCCH(CH₃)]_nOH)的热稳定性好，加工温度170~230°C，有好的抗溶剂性，可用多种方式进行加工，如挤压、纺丝、双轴拉伸，注射吹塑。PLA最大的制造商是美国NatureWorks公司，其次是中国的海正，他们目前的产量分别是7万吨和5千吨。PLA有很多的应用，可以在挤出、注塑、拉膜、纺丝等多领域应用，具体如下：

1.1.1挤出级树脂的市场应用

　　PLA的主要用途是挤出级树脂的应用，主要被用于大型商店里的新鲜水果和蔬菜包装，该类包装已成为欧洲市场链中的重要一员；其次用于一些宣扬安全、节能、环保的电子产品包装上。PLA高透明度、高光泽度、高钢性等优点在这些用途中体现得非常明显，目前已经是PLA应用的主导方向。另外，挤出级树脂在园艺上的应用也开始获得重视，目前在斜坡绿化、沙尘暴治理等领域已有所应用。

然而，PLA的挤出加工却并非易事，仅适合在一些先进的PET挤出成型机上进行加工，且挤出片材的厚度一般只在0.2~1.0mm范围。加工过程对水份含量及加工温度尤其敏感，挤出加工时，一般要求其水份含量要小于50PPM，这对设备的干燥系统和温控系统又提出了新的要求。加工过程中，如果没有适宜的结晶设备，边料的回收也是一大难题，这也正是市场上有大量PLA边角料在流通的原因。

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