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《华东理工大学》 2011年
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聚乳酸及其纳米复合材料的研究

邹俊  
【摘要】:聚L-乳酸(PLLA)树脂是一类生物可降解的高分子,具有较好的机械强度、弹性模量和热成型性,但PLLA树脂仍存在合成周期长、热稳定性较差、结晶速率慢及耐冲击性差等缺陷。针对这些不足之处,本文通过化学和物理改性的方法分别制备了聚乳酸-环氧大豆油(PLLA-ESO)星型共聚物、PLLA-ESO/g-SiO2及多种PLLA/PLLA-POSS纳米复合材料,并对其性能展开了研究。 首先,采用开环聚合法制备了PLLA-ESO星型共聚物,借助于傅立叶红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)、差示扫描量热分析(DSC)和热失重分析(TGA)等手段分析了L-丙交酯(LLA)和环氧大豆油(ESO)的共聚反应机理,探索了ESO、Sn(Oct)2和抗氧剂对LLA开环聚合的影响,并对共聚物的热性能及力学性能进行了研究。结果表明LLA和ESO共聚反应生成了PLLA-ESO星型共聚物;加入适量的ESO可提高共聚物的重均分子量(Mw),而Sn(Oct)2的含量对共聚物的Mw无影响,但对聚合速率和分子量分布有影响;与纯PLLA树脂相比,PLLA-ESO共聚物的Tg、Tm和X。均降低,热稳定性下降而热氧稳定性提高,力学性能有所改善。 其次,采用LLA与纳米SiO2制备了g-SiO2,并制备了PLLA/g-SiO2和PLLA-ESO/g-SiO2纳米复合材料。借助于FT-IR、DSC、TGA、TEM和热台偏光显微镜(POM)等手段探索了L-丙交酯与纳米SiO2的反应,并研究了纳米复合材料的结构与性能。结果表明低分子量PLLA和纳米SiO2粒子间发生了化学接枝反应,最高接枝率达28.2%;g-SiO2纳米粒子在聚合物中分散均匀也是PLLA-ESO基体的有效成核剂,随g-SiO2含量的增加,PLLA-ESO/g-SiO2纳米复合材料的结晶度(Xc)增大,Tg和Tm先升后降,而Tc下降,结晶速率提高;PLLA-ESO/g-SiO2纳米复合材料具有优良的力学性能。 第三,采用LLA与OPOSS、AMPOSS和ALPOSS分别制备了PLLA-OPOSS、PLLA-AMPOSS和PLLA-ALPOSS杂化材料,并制备了PLLA/PLLA-POSS纳米复合材料,借助于FT-IR、1HNMR、GPC、DSC和TGA等手段表征了其结构与性能。结果表明OPOSS的环氧基、AMPOSS的氨基和ALPOSS的羟基分别与PLLA的羧基发生了接枝反应;PLLA树脂的Tg和Tm均随PLLA-OPOSS量的增加先升后降,PLLA-POSS的加入均提高了PLLA树脂的热氧稳定性;PLLA-POSS是PLLA树脂有效成核剂,PLLA树脂以均相成核和圆盘型二维生长方式结晶,而三种纳米复合材料均以异相成核和三维球晶生长方式结晶,PLLA-POSS的加入改变了PLLA的成核机理及晶体生长方式,其中PLLA-ALPOSS成核效果最佳;相同的结晶温度下三种纳米复合材料结晶速率均比纯PLLA高,其中PLLA-OPOSS在PLLA基体中的含量为10%时结晶最快,而PLLA-AMPOSS和PLLA-ALPOSS在PLLA基体中含量达30%时结晶最快。PLLA-OPOSS含量增至20%时,PLLA/PLLA-OPOSS纳米复合材料的拉伸强度和断裂伸长率分别增长4.7%和43.3%:PLLA-AMPOSS和PLLA-ALPOSS同样可增强增韧PLLA.
【学位授予单位】:华东理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:O631.3

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【引证文献】
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【参考文献】
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【同被引文献】
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