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《天津科技大学》 2014年
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聚乳酸/多壁碳纳米管复合材料结晶性能研究

石坚  
【摘要】:以聚乳酸(PLA)为基体树脂,表面包覆纳米SiO2并接枝硅烷偶联剂KH-550的多壁碳纳米管(MWNTs)为改性剂,通过溶液共混法制备了PLA/MWNTs复合材料。使用红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)分别研究了MWNTs表面改性效果和在PLA中的分散性。采用差示量热扫描(DSC)与偏光显微镜(POM)研究了PLA与PLA/MWNTs复合材料的结晶过程与球晶形态。通过Avrami方程、Laurizten-Hoffinan理论、Jeziorny法、Fireman法与JMA方程分析了PLA及其复合材料的等温结晶动力学,非等温结晶动力学以及冷结晶动力学等。结果表明: (1)经过表面包覆改性的MW/NTs可以避免团聚,减小表观尺寸,均匀地分散在PLA中,与基体形成良好的界面结合。 (2)在非等温结晶过程中,MWNTs可以发挥成核剂的作用,提高PLA的成核活性,降低结晶活化能,从而显著提高PLA/MWNTs复合材料的结晶速率和结晶度。 (3)在等温结晶过程中,PLA/MWNTs复合材料的Avrami指数n明显降低,表明球晶生长方式逐渐变为二维生长,且半晶时间t1/2缩短,总结晶速率提高。自由链折叠功的提高说明MWNTs有助于PLA生成稳定的晶核,有利于PLA结晶。 (4)在冷结晶过程中,MWNTs明显降低了PLA的冷结晶温度,并且同时提高结晶速率与结晶度。JMA法计算得到PLA/MWNTs复合材料的晶体生长活化能较高,说明MWNTs对晶体的生长有一定的阻碍作用,但相比之下MWNTs的成核作用其主要作用,所以复合材料的总体结晶速率比较大。 (5)由于MWNTs的成核剂作用,从熔体得到的PLA球晶随着MWNTs含量的增加,尺寸减小;冷结晶得到的PLA球晶受MWNTs分散状态影响,加入0.3%MWNTs时尺寸最小。
【学位授予单位】:天津科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TB33;O633.14

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