丙烯酸酯增韧聚乳酸的制备与性能

采用1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)和聚乳酸(PLA)为原料,通过反应共混法制备了PLA/HDDA共混物,并利用拉力试验机、冲击试验机、扫描电子显微镜、差式扫描量热仪和偏光显微镜研究了HDDA含量对共混物力学性能、断面形貌、热性能和结晶性能的影响。结果表明,HDDA对PLA具有良好的增韧效果,随着HDDA含量的增加,共混物的断裂伸长率和冲击强度显著提高;当HDDA含量为20%时,冲击强度达到8. 2 kJ/m~2,断裂伸长率为62. 8%,而拉伸强度仍保持在较高水平(39. 8 MPa)。HDDA的加入使共混物的冲击断面变粗糙,断裂形态为韧性断裂;随着HDDA含量的增加,共混物中PLA相的玻璃化转变温度逐渐降低,冷结晶温度先升高后降低,结晶度则先减小后增大。     

丙烯酸酯接枝改性天然橡胶增韧聚乳酸

通过在天然橡胶(NR)分子链上接枝甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸丁酯(BA),制备了三种丙烯酸酯接枝改性NR:NR-g-PMMA,NR-g-PBA和NR-g-(PMMA,PBA)。采用核磁共振氢谱对三种接枝物进行了化学结构鉴定。将接枝改性后的NR和未改性的NR与PLA采用哈克密炼机熔融共混,分别制备了PLA/NR,PLA/NR-gPMMA,PLA/NR-g-PBA和PLA/NR-g-(PMMA,PBA)共混物,研究了接枝改性NR和未改性NR含量对共混物力学性能和热性能的影响。各共混物的拉伸弹性模量和拉伸强度均随接枝改性NR和未改性NR含量的增加而降低,断裂伸长率和缺口冲击强度随接枝改性NR和未改性NR含量的增加而提高。其中,PLA/NR-g-PBA共混物的断裂伸长率和缺口冲击强度比其它共混物提高的幅度大,当NR-g-PBA的质量分数为5%时,PLA/NR-g-PBA共混物的断裂伸长率达到78%,缺口冲击强度为5.2 k J/m2,而纯PLA的断裂伸长率仅为7.7%,缺口冲击强度为2.5 k J/m2,说明NR接枝分子柔顺性较高的BA更有利于促进其与PLA共混物的韧性提高。热分析结果表明,PLA/NR-gPBA共混物的热稳定性相比于纯PLA也有所提高。     

PLA/PHBV共混改性研究

采用熔融共混法制备了聚乳酸/聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸酯)(PLA/PHBV)共混物,研究了PLA/PHBV质量比以及滑石粉(Talc)含量对PLA/PHBV共混物性能的影响。结果表明,随着PHBV含量的增加,PLA/PHBV的结晶度先降低后升高,断裂伸长率提高了21.81%,冲击强度提高了35.9%,拉伸强度下降;随着Talc含量的增加,PLA/PHBV/Talc的结晶度增大,冲击强度提高了12.4%,但是断裂伸长率和拉伸强度有所下降;在不显著降低拉伸强度和弯曲强度的前提下,PHBV的含量为20%(质量分数,下同)且Talc含量为1.5%时,复合材料的力学性能最优。     

PLA/PHBV共混3D打印线材的制备及性能研究

采用熔融共混法制备了聚乳酸/聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸酯)(PLA/PHBV)共混物,用熔融沉积成型(FDM)技术制备了三维(3D)打印标准测试样条,研究了PLA/PHBV质量比对PLA/PHBV共混物及3D打印线材性能的影响。结果表明,PLA/PHBV共混材料是完全不相容的体系,随着PHBV含量的增加,PLA/PHBV共混物以及3D打印制品的拉伸强度下降,但断裂伸长率有所提高;弯曲强度及冲击强度均先上升后下降;注塑样品的拉伸强度最大可达43.31 MPa,断裂伸长率可达5.37%;3D打印制品的拉伸强度最大可达49.16 MPa,断裂伸长率可达7.41%;PLA/PHBV共混物以及3D打印制品淬断断面呈现典型的"海岛"分布,PHBV相均匀的分散在PLA基中;随着PHBV含量的增加,注塑样条的断面逐渐变得粗糙,打印制品层与层之间空隙减小,填充率上升,黏结性能提高。     

聚乳酸／聚氨酯弹性体共混复合材料结构与性能研究

采用综合性能优良的聚氨酯弹性体(TPU)与聚乳酸(PLA)共混复合,以改善PLA的力学韧性.应用动态力学性能分析(DMA)对共混体系的相容性进行了研究,应用扫描电镜(SEM)对其脆断断面和冲击断面形貌进行了分析.研究结果表明:TPU的加入显著提高了PLA的力学性能,加入质量分数为20%的TPU即可使其断裂伸长率达350%,缺口冲击强度达25 kJ/m2,并保持了较高的拉伸强度;TPU在PLA连续相中呈均匀的小球状分散,当其质量分数达到30%时,共混体系趋于双连续结构,具有较好相容性;其冲击断面粗糙不平,为典型的韧性破坏,表明TPU对PLA起到有效的增韧作用.     

HDPE/TPU共混物的制备及性能

通过熔融共混方法,制备了高密度聚乙烯/热塑性聚氨酯弹性体(HDPE/TPU)共混物。使用电子万能试验机、冲击试验机和扫描电镜研究了共混物的力学性能与冲击断面的微观形貌;采用90#无铅汽油为介质研究了共混物的耐油性。力学性能测试表明,共混配比和相容剂的加入量对HDPE/TPU共混物的力学性能影响较大,当HDPE∶TPU为90∶10,相容剂LDPE-g-MAH和填料轻质碳酸钙的加入量分别为10%和20%时,共混物的拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度比纯聚乙烯分别提高了70%、50%和35%;扫描电镜测试表明,相容剂可以有效改善HDPE与TPU的界面作用,提高二者的相容性;耐油性实验表明,当HDPE∶TPU∶LDPE-g-MAH=90∶10∶10,轻质Ca CO3用量为20%～30%时,共混物的耐油性最佳。     

PLA/PBAT/OMMT生物基材料的制备及快速成型

对生物可降解材料聚乳酸(PLA)与聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT)及有机蒙脱土(OMMT)材料进行共混,采用挤出成型制备PLA/PBAT/OMMT线材,再采用快速成型制备标准试样,通过对样件的力学性能、结晶行为、断面形貌和表观质量的测试和分析得出:纯PLA的拉伸强度和断裂伸长率分别为7.42MPa和1.8%,表现出硬而脆的特点;PLA/PBAT共混后,随着PBAT含量的增加,共混材料的断裂伸长率以及冲击强度不断提高,当PBAT含量为60%时,共混物的断裂伸长率达到405%,材料的冲击强度为31.11kJ/m2,约为纯PLA的11倍;而共混材料的拉伸强度表现出先增后减的趋势,当PBAT含量约为30%时,拉伸强度最佳,为37.08MPa;加入2%含量的OMMT后,共混材料的综合力学性能较之前又有不同程度的提高,其中拉伸强度以及冲击强度提升的较为明显;通过差示扫描量热和扫描电镜分析,PLA/PBAT共混体系为不相容体系,两相界面存在大量的孔洞,且结晶性能差,为半结晶聚合物,OMMT的加入使PLA/PBAT的两相界面变得模糊,极大地改善他们的相容性,而且还提高了共混物的结晶度;通过观察打印制件的表观质量,当PBAT的含量在30%左右,综合快速成型性能最佳。     

环氧大豆油反应增容对PLA/TPU共混物性能的影响

以热塑性聚氨酯(TPU)为增韧剂、环氧大豆油(ESO)为反应型相容剂,采用熔融共混制备了PLA/TPU/ESO复合材料,研究了ESO的含量对复合材料性能的影响。利用傅里叶红外光谱分析(FTIR)、力学性能测试、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析(TGA)、动态力学性能分析(DMTA)、扫描电子显微镜(SEM)进行测试,结果表明,加入ESO后,PLA/TPU共混物的力学性能显著提升,其中,84PLA/10TPU/6ESO复合材料的综合性能最佳,与纯PLA相比,其断裂伸长率和冲击强度分别提升了32倍和8倍,拉伸强度下降了20%,但是,韧性较高,这是由于,ESO与PLA/TPU发生反应,形成PLA-g-TPU共聚物,充当PLA和TPU界面之间的桥梁,提高了PLA与TPU的相容性。     

低密度聚乙烯/聚乳酸共混物性能的研究

利用熔融成型法制得不同聚乳酸(PLA)质量分数的低密度聚乙烯/聚乳酸(PE–LD/PLA)共混物,并对PE–LD/PLA共混物的结构和性能进行研究。结果表明,共混物中PLA相与PE–LD相之间没有发生化学反应,它是PLA与PE–LD的一种简单混合物。共混物中的PLA含量对其力学性能和亲水性均有很大影响。随着PLA含量的增加,共混物的断裂伸长率逐渐降低而拉伸强度和拉伸弹性模量逐渐增大,共混物的亲水性增加,且随着降解时间的增加,共混物的断裂伸长率轻微增加而拉伸强度和拉伸弹性模量小幅度降低,这些现象均与PLA是一种强度高但柔韧性较差的亲水性高分子材料有关。     

胺端基型超支化乙二胺三嗪聚合物对PLA/PPC的增韧改性研究

以乙二胺和三聚氯氰作为原料,以丙酮为溶剂,通过“一步法”合成了胺端基型的超支化乙二胺三嗪聚合物(HBETP)。以HBETP作为改性剂,采用双螺杆挤出机熔融共混和注射成型法制备了聚乳酸(PLA)/聚碳酸亚丙酯(PPC)共混物,并用差示扫描量热仪(DSC)、 热失重分析仪(TGA)、电子万能试验机、扫描电字显微镜(SEM)等测试手段对共混物的热性能、力学性能以及断面形貌等进行表征与测试。结果表明,与PLA/PPC共混物相比,当HBETP含量为0.6份时,PLA/PPC/HBETP共混体系在保持拉伸强度基本不变的基础上,断裂伸长率和冲击强度分别提高了266.0 %和122.9 %;HBETP是一种增韧PLA/PPC共混物的有效助剂。     

聚氨酯预聚体增容PLA/TPU复合材料的制备与性能

以聚乳酸(PLA)、热塑性聚氨酯(TPU)和聚氨酯预聚体(PUP)为原料,通过原位反应制备了一系列聚乳酸/热塑性聚氨酯(PLA/TPU)复合材料,并详细分析了PUP对PLA/TPU复合材料的反应原理、力学性能、断面形貌及结晶性能的影响。结果表明:随着PUP的加入,复合材料的拉伸样条出现明显的屈服和缩颈现象,当PUP含量为15%时,试样的断裂伸长率提升了382%,冲击强度是未加PUP试样的2. 1倍,拉伸强度轻微下降,另外,FTIR和SEM分析结果表明,PUP中NCO基团与PLA中末端羟基或羧基的反应显著改善了PLA和TPU共混物的相容性。结晶测试表明,PLA/TPU复合材料比纯PLA的结晶速率和晶体的完善程度都高。     

马来酸酐接枝聚乳酸增容聚碳酸亚丙酯/聚乳酸共混体系的结构与性能研究

采用熔融接枝技术将马来酸酐(MAH)接枝到聚乳酸(PLA)上,制备不同MAH含量的PLA-g-MAH接枝共聚物,将聚碳酸亚丙酯(PPC)、PLA、PLA-g-MAH熔融共混,制备PPC/PLA/PLA-g-MAH共混物,分析接枝物中MAH含量对PPC/PLA/PLA-g-MAH共混体系的热学性能以及力学性能的影响。结果表明:PLA-g-MAH可以改善PPC与PLA二者的相容性,使PLA在降温过程中更容易结晶。引入接枝物后,共混物的起始分解温度及完全分解温度分别提高30℃和60℃。共混物的力学性能随着接枝物中MAH含量的增加呈现先增加后减小的趋势,当MAH的加入量为3%,共混体系力学性能最佳,冲击断面塑性形变程度更加显著,呈现褶皱状韧性断裂特征,拉伸强度达到42.8 MPa,断裂伸长率为120%左右,同时冲击强度最大。     

异氰酸酯对聚乳酸/热塑性聚氨酯共混物性能的影响

以4,4^′-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）为反应增容剂，采用熔融共混法制备了不同MDI含量的聚乳酸/热塑性聚氨酯（PLA/TPU）共混物，采用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、万能试验机、冲击试验机、扫描电子显微镜（SEM）、差示扫描量热仪（DSC）和旋转流变仪对共混物力学性能、微观形态、热性能和流变性能进行了研究。结果表明：MDI可以有效改善共混物的力学性能，当MDI质量分数为1%时，共混物力学性能最佳，缺口冲击强度为40.0kJ/m²，断裂伸长率为214.1%，与未加MDI的共混物相比，分别增加了4.3倍和5.8倍，拉伸强度稍有下降（47.6MPa）；SEM表明，MDI的加入提高了共混物的相容性，加入MDI后，共混物的断面由海-岛结构变为核-壳包覆结构，相界面作用力增强；DSC测试表明，共混物的玻璃化转变温度、冷结晶温度和熔融温度随着MDI含量的增加而升高；流变测试表明，MDI质量分数的增加，共混物呈现更显著的剪切变稀行为，推测共混反应机理为：MDI质量分数的增加，体系内依次发生PLA的扩链、支化和TPU的交联。     

琥珀酸酐封端PPC对PLA共混体系性能的影响

采用琥珀酸酐封端的聚碳酸亚丙酯(SA-PPC)对聚乳酸(PLA)进行改性,在二月桂酸二丁基锡(DBTD)的催化作用下,通过熔融酯交换反应制备PLA/SA-PPC共混物,利用电子万能试验机、悬臂梁冲击试验机、差示扫描量热仪(DSC)和扫描电子显微镜(SEM)对其进行表征。分析了熔融反应机理及催化剂含量对共混物的力学性能、热性能及形貌的影响。结果表明,加入DBTD后,促进了PLA和SA-PPC间的酯交换反应,生成的共聚物和齐聚物分别具有增容作用及增塑作用。DSC和SEM结果表明,PLA与PPC的相容性显著提高。当DBTD含量为2份时,PLA/SA-PPC共混物的冲击强度和断裂伸长率分别由PLA的1.8 kJ/m²和8.7%提高至5.7 kJ/m²和318.6%,并且,拉伸强度下降不显著。     

不同分子量PCL增韧PLA的结构与性能

采用两种不同分子量的聚(ε-己内酯)(PCL)(粘均分子量60 000和3 000)与聚乳酸(PLA)在175℃下共混10 min制备PLA/PCL共混物。通过动态流变、扫描电子显微镜(SEM)和力学性能等研究了PLA/PCL共混物的结构和性能。动态流变显示,在PCL低含量(质量分数小于15%)时,PCL与PLA是相容的,质量分数为15%时PCL与PLA表现出明显的相分离行为。SEM显示,随着PCL含量的增加,PCL相的尺寸变大;低分子量PCL(L-PCL)的相尺寸明显大于高分子量PCL(H-PCL),而且相形态不是规则的球状。随着PCL含量的增加,共混物的拉伸强度下降,而断裂伸长率增加。当H-PCL质量分数为8.3%时,PLA/H-PCL共混物的断裂伸长率为137.32%。当H-PCL质量分数为15%时,其断裂伸长率高达232.76%。在添加相同含量PCL时,PLA/H-PCL共混物的拉伸强度高于PLA/L-PCL;而PCL质量分数8%时,共混物的断裂伸长率相差不多,当PCL质量分数大于8%时,PLA/H-PCL共混物的断裂伸长率明显比PLA/L-PCL共混物的高。     

PLA/PPC/OMMT纳米复合材料的结构与性能研究

采用双螺杆挤出机制备了聚乳酸（PLA）/聚碳酸亚丙酯（PPC）共混物和PLA/PPC/有机改性蒙脱土（OMMT）纳米复合材料,采用偏光显微镜、差示扫描量热仪和力学性能试验机等对共混物和纳米复合材料的相态结构、熔融与结晶行为和力学性能等进行了研究。结果表明,在PPC含量低于30 %时,随着PPC含量的增加,PLA/PPC和PLA/PPC/OMMT体系中PLA的玻璃化转变温度（Tg）均降低,在PPC含量为50 %时出现了明显的相分离;随着PPC含量的增加,PLA/PPC的冲击强度增大;OMMT的含量小于1.5 %时,PLA/PPC/OMMT体系的结晶度、拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度均随OMMT含量的增加而增大。     

PLA/PVA复合材料的制备与性能

以聚乳酸(PLA)、热塑性聚乙烯醇(PVA)为原料,采用熔融共混法制备了热塑性PLA/PVA复合材料。通过万能试验机、冲击试验机、熔体流动速率测试仪及扫描电子显微镜对复合材料的拉伸性能、冲击性能、流动性能及微观形貌进行了表征。结果表明:随着热塑性PVA含量的增加,复合材料的拉伸强度及断裂伸长率呈下降趋势;冲击强度及熔体流动速率呈先增加后下降趋势。     

热塑性聚氨酯弹性体与乙华平橡胶共混物的性能

将聚酯型和聚醚型聚氨酯弹性体(TPU385E,TPU8685)分别与不同乙酸乙烯酯含量的乙华平橡胶(EVM400,EVM700)进行共混,考察了原料种类、共混比对共混物力学性能和耐磨性的影响。结果表明,随着TPU用量的增加,EVM/TPU共混物的拉伸强度、邵尔A硬度、100%定伸应力和300%定伸应力均提高,扯断伸长率下降;随着EVM用量的增加,EVM/TPU共混物的拉伸强度、邵尔A硬度、100%定伸应力和300%定伸应力均降低,扯断伸长率增大;随着TPU用量的增加,EVM/TPU共混物的耐磨性提高;TPU8685/EVM400共混物具有最大的拉伸强度,TPU385E/EVM700共混物具有最大的扯断伸长率,TPU8685/EVM700共混物具有最好的耐磨性;当2种TPU与EVM400质量比都为50/50时,TPU385E/EVM400的耐磨性最差。     

PLA/TPU/HCNTs三元共混物的制备与性能

利用熔融共混法制备了聚乳酸(PLA)/热塑性聚氨酯(TPU)/羟基化碳纳米管(HCNTs)三元共混物,对共混物熔体流变行为、结晶行为、拉伸性能和电性能进行了表征。流变测试结果表明:TPU的引入对PLA复数黏度的影响较小,而含HCNTs的三元共混物的流变逾渗阈值在1%～2%之间,含量超过2%以后,低频区复数黏度出现明显变化;DSC结果表明:TPU的引入有利于PLA结晶,而HCNTs含量的变化对PLA结晶的影响较小,HCNTs成核效应不明显;力学测试结果表明:当HCNTs含量为1%时,PLA/TPU/HCNTs三元共混物的力学性能最佳,断裂伸长率达到最大值,为96.9%,屈服强度为27.4 MPa;电性能测试表明,共混物电逾渗阈值在2%～4%之间,与纯PLA相比,共混物的电导率变化约7个数量级。     

复合增塑剂改性PLA共混物的结构与性能

采用HM-128,HM-529两种增塑剂复配对聚乳酸(PLA)进行熔融共混改性,研究增塑剂用量对共混物的流变性能、拉伸性能和微观形态结构的影响,筛选增塑剂复配最佳配比和用量.结果表明,确定HM-128与HM-529质量比为1:1保持不变,随着增塑剂用量增加,共混物的平衡转矩和拉伸强度降低、断裂伸长率增加、撕裂强度呈先增加后减小的趋势,淬冷断面由平整变为粗糙;在复合增塑剂总质量分数16%不变的情况下,随着复配增塑剂中HM-529含量的增加,共混物的平衡转矩增大、断裂伸长率提高,当HM-128/HM-529质量比=1/1时,共混物的拉伸强度、断裂伸长率和撕裂强度分别为35.6 MPa,209.2%和30.6 N/cm,淬冷断面非常粗糙,获得了良好的增韧效果,共混物的综合性能最理想.