新型成核剂对聚乳酸结晶行为的影响分析-influence of new nucleating agent on crystallization behavior of polylactic acid.docx

摘要本文研究了不同成核剂对聚乳酸（PLA）结晶行为的影响。选取了四种无机蒙脱土（MMT）和三种有机类成核剂（TX、TP、LBPA），采用熔融共混的方法，分别将四种MMT和三种有机成核剂加入到PLA基体中，通过差示扫描量热法（DSC）、偏光显微镜（POM）、X射线衍射（XRD）、热失重（TG）等分析方法研究了无机成核剂及有机成核剂对PLA结晶行为和热性能的影响。在此基础上，进一步将两种MMT分别与TP和TX制备成复合成核剂，采用上述分析方法研究了复合成核剂对PLA结晶行为的影响。蒙脱土的加入对PLA的熔融焓、冷结晶温度和结晶度均有影响，其中MMT2、MMT4对PLA的影响较大，与纯PLA相比，结晶度提高了8%左右。TX、TP、LBPA三种有机成核剂对PLA都有很好的结晶成核作用，与纯PLA相比均使其结晶度提高了8.5%左右。复合成核剂对PLA的熔融焓、冷结晶焓及结晶度等的影响比单组分成核剂大，复合成核剂能使PLA结晶度较纯的提高了13%左右。PLA晶体为球晶，加入MMT或有机成核剂后PLA球晶的尺寸变小，结晶时间大幅度缩短，纯PLA的球晶生长完全需要5h左右，而加入MMT或有机成核剂后只需2h左右，球晶就能生长完全。加入TP成核剂的试样球晶尺寸比加入其他成核剂试样大。复合成核剂对PLA球晶尺寸的影响比单组分成核剂大，添加复合成核剂后PLA球晶的尺寸变得更小，结晶时间大大缩短，复合成核剂只需40min就可使PLA的球晶生长完全。成核剂对PLA晶型转变影响不大，在衍射图上没有新衍射峰的出现。加入蒙脱土和有机成核剂的试样在2θ为16.4°和19.2°处衍射峰强度比纯PLA衍射峰强度强，结晶度比纯PLA高。加入复合成核剂的体系在2θ为16.4°和19.2°衍射峰强度比单组分成核剂强，结晶度也增加。MMT的加入提高了PLA的起始分解温度（T-5%）和最大失重速率时的温度（TMax），能使PLA的T-5%提高5-17℃，其中MMT2提高的幅度较大，与纯的PLA相比提高了17℃。有机成核剂的加入使PLA的T-5%和TMax均有不同程度的降低，其中加入TX的试样降低幅度最大，使PLA的T-5%降低了50℃左右。复合成核剂加入使PLA的T-5%和TMax稍有降低，但与有机成核剂相比，降低的幅度较小，加入复合成核剂的试样T-5%和TMax处于使用单组分成核剂之间。关键词：聚乳酸；蒙脱土；有机成核剂；复合成核剂；结晶行为IAbstractNucleationofnucleatingagentsonpolylactide(PLA)wasstudiedinthispaper.Firstly,fourkindsofMontmorillonites(MMT)andthreekindsoforganicnucleatingagents(TX,TP,LBPA)wereselectedandaddedintothePLAmeltmatrixrespectively,andDifferentialScanningCalorimetry(DSC),PolarizingMicroscope(POM),X-RayDiffraction(XRD),ThermalGravimetric(TG)wereusedtostudythenucleationandthermalperformanceofinorganicandorganicnucleatingagentsonPLA.FourcompositenucleatingagentsweremadewithtwokindsofMMTs,whichhadbetternucleationeffectsonPLA,andtwokindsoforganicnucleatingagents,TXandTP.SameanalysismethodswereusedtostudythenucleationofcompositenucleatingagentsonPLA.ThereweresignificanteffectsofPLAonmeltingenthalpy,meltingtemperatureandcrystallinitydegreeafteraddingMMTs,whereinMMT2andMMT4hadgreatereffect,thecrystallinitydegreeincreased8%comparedwithpurePLA.Threekindsoforganicnucleatingagents,i.e.TP,TXandLBPA,hadgoodeffectofnucleationonPLA(crystallinitydegreeincreased8.5%comparedwithpurePLA).Compositenucl