增塑剂/成核剂对PLLA/PDLA共混熔体流变纺丝性能影响

研究了PLLA/PDLA中加入增塑剂(PEG)和成核剂(TMC-306)的共混样品在不同温度和不同剪切速率下的流变性能以及熔融纺丝制备纤维的热性能分析.结果表明:PEG对PLLA/PDLA共混熔体的流变性能有促进作用,TMC-306对PLLA/PDLA共混熔体的流变性能有抑制作用,而同时加入PEG和TMC-306时,PEG和TMC-306的作用效果相互抵消,使得PLLA/PDLA共混熔体的流变性能与纯PLLA/PDLA的流变性能相近;熔融纺丝制备的纤维中同时加入PEG和TMC-306的样品中sc-PLA的含量最高,耐热性能最好,且纤维的强力和延伸性能都得到提高.

PLLA/PDLA共混材料的压力诱导流动成型研究

在对左旋聚乳酸(PLLA)与右旋聚乳酸(PDLA)熔融共混材料的结构与性能研究的基础上,采用压力诱导流动成型(PIF)对PLLA/PDLA共混材料进行增韧改性,力学测试显示PIF之后PLLA/PDLA的拉伸强度由未加工时的23.05 MPa提高到34.03 MPa,断裂伸长率由3.4%提高至7.78%,冲击强度由未加工时的13.78 kJ/m^2提高至29.17 kJ/m^2。差示扫描量热和热重测试表明,PIF加工方式不会破坏PLLA/PDLA材料原有耐热性、对热分解温度影响较小。

PLLA/PDLA共混材料的制备及性能

将等质量的左旋聚乳酸(PLLA)和右旋聚乳酸(PDLA)熔融共混,通过螺杆挤出机造粒制备了PLLA/PDLA切片。利用傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、热失重(TGA)、冷热台显微镜(POM)和毛细管流变仪等设备对PLLA/PDLA共混材料的性能进行了系统地分析。结果表明,PLLA/PDLA共混材料是假塑性非牛顿流体,呈现切力变稀现象。立构复合晶的存在使复合物整体耐热性得到大幅提升,熔点约提高50℃,终止分解温度由377.59℃增加到386.75℃,热稳定性小幅提高。不同温度下复合物的等温结晶测试结果表明,采用130℃以上的温度进行结晶,形成的晶体结构规整、晶型稳定。结晶温度越低,PLLA/PDLA共混料晶体增长速度越快且晶粒体积越小,表现出明显的结晶动力学过程。

复合锌盐和超临界流体诱导PLLA/PDLA共混物的复杂晶形结构研究

将PLLA和PDLA熔融共混,制备立构复合晶(Sc)和α晶的复杂结晶结构,并利用复合锌盐(CNA)和两种超临界流体协同诱导和调控Sc/α复杂晶形。研究发现:首先,PDLA含量是控制Sc/α复杂晶形比例的直接方法。随着PDLA含量增加,Sc结晶度由0.4%提高至7.00%,同时α晶被抑制,结晶度由17.19%降低至1.29%。其次,CNA表现出高效的结晶促进和成核效果,能够同时提高α和Sc晶的结晶度。此外,超临界N2和CO2是一种增塑剂,其中CO2增塑效果更好,超临界流体会促进α晶的生成并抑制Sc晶的产生。超临界流体与CNA协同改性PLA结晶性能时,将有利于α结晶度大幅度提高。最终,Sc和α结晶度最高可达到8.07%和24.55%。

PLLA/PDLA立构复合晶体的结晶、熔融行为

以水为引发剂合成了两种构型不同的左旋聚乳酸和右旋聚乳酸,运用DSC研究了分子量较低的PLLA/PDLA立构复合聚乳酸晶体的多重熔融行为,观察到随着180℃等温时间的增加,PLLA/PDLA共混物的立构复合晶体的熔点和熔融峰面积呈现震荡性变化行为,进一步的DSC和在线X射线研究结果显示,聚乳酸立构复合晶体多重熔融峰的震荡行为来自于晶体中就近生长的过量异构体链段的调整过程。

三臂PLLA-b-PDLA嵌段共聚物非等温结晶研究

利用差示扫描量热法（DSC）研究了三臂L-乳酸-b-D-乳酸（PLLA-b-PDLA）嵌段共聚物的非等温结晶及熔融行为。引入单位时间结晶程度来表征非等温结晶速率,运用Avrami和Ozawa等方法分析了三臂PLLA-bPDLA嵌段共聚物的非等温结晶及熔融行为。结果表明：3种三臂PLLA-b-PDLA嵌段共聚物TLD1/0.5、TLD1/1和TLD1/2.5的立构复合晶体最快结晶速率分别为19.9、7.2和4.5%/min,其Ozawa指数均在2-3之间,说明三臂PLLA-b-PDLA嵌段共聚物非等温结晶形成了球晶。另外,聚乳酸立构复合晶体和聚乳酸均聚物晶体的形成与分子链组成、结构和冷却速率有关。其中当冷却速率高于20℃/min时,TLD1/1和TLD1/0.5仅能生成立构复合晶体。

Biofront(PLA)在纤维制造过程中结构的发展及其应用

生物塑料由于其环境友好性,已吸引了很多注意力,但目前市面上的聚交酯和其他生物塑料在耐热和耐冲击性方面还不及石油基塑料。因此迄今生物塑料的应用受到了限制。帝人公司开发的新型耐热生物塑料Biofront是由聚L-乳酸(PLLA)和其对映体聚D-乳酸(PDLA)组成。过去已知,高熔点晶体,即定向配合物(SC),是在熔融态混合等量的PLLA和PDLA形成的。但SC晶体的形成是不稳定的,且只有在有限的条件下才形成。而Biofront已有改进,能够完全形成稳定的SC晶体。其熔点为210℃,与聚乳酸相比,高出40℃。日本帝人公司在Biofront纤维形成中,已尝试在纤维制造工艺中通过严格的控制形成SC晶体,并建立了必备的基本技术,通过完全的SC晶体达到高耐热性及通用合成纤维同等的力学性能水平,这是采用现有装置生产的纤维所不可能达到的。

取向对聚左旋乳酸/聚右旋乳酸复合物纤维结晶性能的影响

通过熔融纺丝的方法制备了PLLA/PDLA复合物初生纤维,在60℃拉伸获得高取向的牵伸纤维.采用X-ray散射为主要表征手段,结合差示扫描量热(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)以及傅里叶变换红外光谱(FTIR)等技术,系统研究了不同初始结构的PLLA/PDLA复合物纤维在不同温度下的结晶行为,重点阐明了取向对PLA复合物纤维结晶结构的影响.结果表明,取向促进复合物纤维中立构晶的形成;将纤维升温至200℃停留3 min后,再进行降温,降温过程中,高度取向的牵伸纤维只有立构晶形成,而初生纤维则在150℃左右出现α晶,表明纤维中取向的立构晶会抑制α晶的形成.综合实验结果发现,通过低温牵伸初生纤维,然后高温(α晶熔点以上)退火,可制备出高取向且具有高立构晶含量的PLLA/PDLA复合物纤维.