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聚乳酸(PLA)是一种可生物降解的环保材料,但是由于PLA结晶性能差,其在低温下性脆,其分子链极性-OH导致其耐热性能弱,结晶速率慢大大的限制其应用范围。本文通过添加刚性粒子和增塑剂共混制备聚乳酸复合材料,对PLA进行增塑增强协同改性,使其性能达到最优化。 采用熔融共混的方法,制备了PLA/PEG/OMMT复合材料,讨论了聚乙二醇4000作为增塑剂和OMMT作为增强剂协同增塑增强PLA复合材料。PLA/15PEG/1.5OMMT的断裂伸长率和缺口冲击强度分别为466.45%和4.34kJ/m2,分别比PLA高出近42和2倍。PLA/15PEG/1.5OMMT的断裂伸长率也是PLA/15PEG的33倍,是PLA/1.5OMMT的30倍。通过添加PEG,PLA链可以有效地插入OMMT并增加OMMT的层空间。动态行为和断口形貌的特征表明,增塑剂PEG可以软化PLA基体,导致容易塑性变形。OMMT在PLA基质中分布均匀,能够传递外力的应力,从而有助于基体产生剪切和塑性形变。PLA/PEG/OMMT复合材料的力学性能证明了改性蒙脱土和聚乙二醇4000具有协同作用。热分析结果表明,OMMT作为异相成核剂能够促进PLA结晶,增强PLA的耐热性能。因此,OMMT和PEG的协同效应平衡了PLA的刚度和韧性。 本文采用DSC研究了OMMT和PEG协同作用对PLA复合材料的结晶行为的影响。结果表明,加入OMMT的各个体系中,Avrami方程算得的等温结晶的动力学参数n=1-2.0之间,表明OMMT起异相成核作用。当加入1.5wt%OMMT时,其作为成核剂和增塑剂PEG和PLA链段的相互作用力更强,氢键作用更明显,结晶速率最快。 通过熔融共混法制备了PLA/PEG/POSS复合材料,研究发现PEG和POSS对PLA具有良好的协同增塑增强作用。力学性能随着POSS含量先增加后减小,当PLA/PEG/POSS含量比为100/15/0.5时,断裂伸长率和冲击强度均到达360%和4.0kJ/m2。由于在PEG的增塑作用下,POSS刚性正六面体能够均匀的分子在PLA基体中,在强剪切作用下,一方面正六面体的八个角上的环氧基能够与PLA主链发生反应,出现部分均匀交联,降低了PLA主链的活性,另一方面刚性的正六面体结构能够补强PLA基体,均匀的交联点形成三维网状结构,限制了PLA主链的运动,Tg有所提高;结晶度也是先增加后减少,POSS能够作为异相成核剂,提高结晶度。