聚乳酸/碳纳米管复合物结晶性能的研究

论文摘要

聚乳酸（PLA）是一种具有生物相容性且可生物降解的生物质高分子,存在结晶慢、性脆等缺点。为改善PLA的结晶等性能,本文通过溶液共混法制备了PLA/CNTs复合物,分别用时间-温度同步红外光谱（FTIR）和DSC研究了复合材料的等温结晶和非等温结晶性能,重点研究了CNTs的种类、管径、管长、质量分数以及聚乳酸分子量对PLA复合物结晶性能的影响,以及等温结晶对复合材料拉伸性能的影响,结果表明:不同种类、管径和长度的CNTs都可以作为异相成核剂加速PLA的等温结晶,但是它们对PLA不同温度下等温熔融结晶和冷结晶过程的影响又有所差别,直径较大的MWCNTs对PLA的熔融结晶的促进作用更明显。管长度较长的碳纳米管对PLA熔融结晶和冷结晶的速度的促进作用更明显,而且对冷结晶速度的影响更大。加入0.1wt%的CNTs就可促进PLA的结晶,CNTs用量为1%时则会减慢PLA的结晶过程,随着结晶温度的升高,CNTs用量较低的PLA的等温结晶速度较快。低温时分子量较低的PLA-1的等温结晶速度比分子量较高的PLA-2快,CNTs对PLA-2的结晶有明显的加速作用。不同的CNTs对PLA的增强效果是不同的,对PLA及其CNTs复合物样品进行等温结晶处理可进一步提高PLA及其复合物的拉伸强度,但也会降低PLA的韧性。各种CNTs都可促进PLA的非等温结晶过程,升温速率为5℃/min时CNTs可显著提高PLA的结晶度, MWCNTs比SWCNTs和DWCNTs对PLA非等温结晶的促进作用更明显,而较短MWCNTs的作用比长MWCNTs略为明显。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 聚乳酸的概述
• 1.2.1 聚乳酸的合成研究
• 1.2.2 聚乳酸的改性
• 1.3 碳纳米管改性聚乳酸复合物
• 1.3.1 碳纳米管的概述
• 1.3.2 聚乳酸/碳纳米管复合物研究进展
• 1.4 PLA 的应用
• 1.4.1 药物缓释载体
• 1.4.2 组织工程材料
• 1.4.3 外科手术缝合线
• 1.4.4 包装材料
• 1.4.5 农林、园艺、土木、畜牧业等方面的应用
• 1.4.6 汽车及电子电器中的应用
• 1.4.7 胶黏剂
• 1.5 选题的意义及研究内容
• 第二章 PLA/碳纳米管复合物等温结晶研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 复合物的制备
• 2.2.3 表征与测试
• 2.2.4 聚合物结晶的动力学方程-Avrami 方程
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 PLA-2 在不同温度下等温结晶的FTIR 研究
• 2.3.2 CNTs 种类对PLA-2/CNTs 复合物结晶性能的影响
• 2.3.3 CNTs 直径对PLA-2/碳纳米管复合物结晶的影响
• 2.3.4 CNTs 长度对PLA-2/CNTs 复合物结晶性能的影响
• 2.3.5 CNTs 含量对PLA-2/CNTs 复合物结晶性能的影响
• 2.4 本章小结
• 第三章 PLA 分子量对PLA/CNTs 复合物结晶性能的影响
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料
• 3.2.2 复合物制备
• 3.2.3 表征与测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 PLA 分子量对PLA 结晶性能的影响
• 3.3.2 PLA 分子量对PLA-CNTs 复合物结晶性能的影响
• 3.4 小结
• 第四章 PLA/CNTs 复合物力学性能及非等温结晶的研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料
• 4.2.2 PLA/CNTs 复合物制备
• 4.2.3 PLA/CNTs 复合物拉伸样条的制备与结晶处理
• 4.2.4 表征与测试
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 PLA/不同CNTs 复合物力学性能
• 4.3.2 PLA/不同CNTs 复合物非等温结晶的研究
• 4.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
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