聚乳酸-有機金屬磷酸鹽復(fù)合材料的結(jié)晶動力學(xué)研究.pdf

1、聚乳酸(PLA)是一種以玉米,馬鈴薯等可再生資源制備的生物降解材料,使用后能在微生物中完全降解,最終生成二氧化碳和水,進入土壤中被植物吸收而完成一次碳的循環(huán)。是一種典型的綠色聚合物,符合可持續(xù)發(fā)展的要求。PLA機械性能良好,能通過吹塑、擠出、紡絲、拉伸等方法加工成型,而且PLA生物相容性很好,也可用于醫(yī)藥領(lǐng)域例如醫(yī)用縫合線、一次性輸液用具、藥物控釋載體、骨科內(nèi)固定材料、組織工程支架等。但作為工程塑料應(yīng)用還非常有限,這主要是由于PLA較慢

2、的結(jié)晶速率和較高的結(jié)晶溫度所造成的,通過添加成核劑可以有效提高PLA的結(jié)晶性能。
　　 本文采用有機金屬磷酸鹽(NA)作為成核劑,并通過溶液共混法制備了左旋聚乳酸/有機金屬磷酸鹽(PLLA/NA)復(fù)合材料。采用DSC研究了PLLA/NA復(fù)合材料的等溫結(jié)晶動力學(xué)和非等溫結(jié)晶動力學(xué),通過偏光顯微鏡研究了復(fù)合材料的球晶形貌、生長過程以及晶體生長動力學(xué)。通過對PLLA/NA復(fù)合材料的結(jié)晶動力學(xué)的研究不僅為掌握PuA的結(jié)晶性能,獲得預(yù)期的

3、凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)提供依據(jù),也為獲得不同結(jié)晶性能的PLLA材料的最佳成型工藝奠定理論基礎(chǔ)。
　　 用DSC對PLLA/NA復(fù)合材料的等溫結(jié)晶研究表明,隨著等溫結(jié)晶溫度的升高,結(jié)晶時間越來越長,結(jié)晶后熔融出現(xiàn)的雙峰逐漸靠攏,最終形成單峰。用Avrami方程分析PLLA/NA復(fù)合材料的等溫結(jié)晶動力學(xué),NA能有效提高PLLA的結(jié)晶速率,降低PLLA的結(jié)晶活化能。PLIA以及PLLA/NA復(fù)合材料的Avrami指數(shù)n均在2.0-2.5之間,說明

4、它們成核機理和生長方式類似。
　　 用DSC對PLLA/NA復(fù)合材料的非等溫結(jié)晶研究表明,NA能有效的提高PLLA的結(jié)晶度。NA對PLLA結(jié)晶過程的影響是成核效應(yīng)和阻礙分子鏈運動的雙重作用,降溫速率較低時,NA對PLLA的效果是成核作用和阻礙作用的協(xié)同效應(yīng),試樣的結(jié)晶度隨著NA含量的增加先減小再增大然后又減小,降溫速率較高時,NA對PLLA的阻礙作用占主導(dǎo),隨著NA含量的提高,PLLA的結(jié)晶度逐漸減小。用三種非等溫結(jié)晶動力學(xué)模型

5、表征了PLLA/NA復(fù)合材料在不同降溫速率下的結(jié)晶行為,發(fā)現(xiàn)Jeziony方程能很好的描述材料的非等溫結(jié)晶動力學(xué),而Ozawa方程、莫志深方法在處理NA含量較低的PLLA/NA復(fù)合材料有良好的線性關(guān)系。
　　 以偏光顯微鏡研究PLLA/NA復(fù)合材料的晶體生長發(fā)現(xiàn),復(fù)合材料等溫結(jié)晶時晶體半徑基本隨著時間延長呈線性增長。而且隨著NA含量的提高,PLLA晶體生長速率逐漸減小。NA的加入使得體系的晶體尺寸減小,密度增加,且結(jié)晶速率加快。