无机纳米SiO2填充PLA/PBAT复合体系的制备及流变性能研究

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聚乳酸(PLA)是一种极有市场潜力的完全可生物降解环境友好高分子材料，广泛应用于很多领域。与大部分传统塑料一样，在受到强烈撞击或摩擦易损坏或磨损，这将限制其在包装材料、电子电气、汽车零部件等领域的应用。本文主要研究了无机纳米SiO2填充PLA/PBAT复合体系动态流变性能、稳态流变性能及结晶动力学。具体研究成果如下：　　PLA/PBAT复合材料是部分相容体系，属于黏弹性体系，且黏性占主导地位。PBAT能改善PLA的脆性和降解性能，与纯PLA相比，PLA/PBAT复合材料表现出更强的非牛顿性。随着PBAT的加入，体系熔融指数下降，熔体弹性提高。PCL提高了PLA与PBAT的相容性，在PCL含量为2％时，冲击强度和拉伸强度达到最大值，分别为6.87kJ/m2和63.44MPa。　　线性流变特性显示，复合体系储能模量、损耗模量和复数黏度均随纳米SiO2填充量的增加而逐渐降低。非线性流变特性显示，PLA/PBAT/SiO2复合材料表现出显著的“剪切变稀”现象，属于假塑性流体。在剪切速率较低和SiO2填充量(<3%)较小时，Cox-Mert关系式近似成立。　　稳态流变性能结果表明，PLA及PLA/PBAT/SiO2复合材料均为假塑性流体，随着纳米SiO2填充量的增加，复合体系的非牛顿指数n整体呈增大趋势。在温度达到175℃后，复合材料体系的表观黏度大于纯PLA，但随着纳米SiO2填充量的增加，复合材料的表观黏度随之下降。另外，PLA及其复合材料熔体在175-185℃范围内，黏流活化能较低，此时熔体对温度敏感度低。　　利用Avrami方程能研究PLA及PLA/PBAT/SiO2复合材料的等温结晶动力学。样品的结晶常数K(T)、半结晶时间t1/2和结晶速率均随结晶温度的升高先增大后减小。在相同的结晶温度下，PLA/PBAT/SiO2样品的K(T)和t1/2均高于纯PLA。用Jeziorny改进的Avrami方程分析PLA及PLA/PBAT/SiO2复合材料样品的非等温结晶过程，其n1数值范围为1.31-4.88，表明晶体生长模式均为二维生长和三维生长并存。所有样品n1均随着升温速率的增大而增大，且n1均小于n2，c1Z和Z c2也随升温速率的增大而增大。基于Mo方程分析结果与Jeziorny改进的Avrami分析结果一致，PLA/PBAT/SiO2样品的结晶活化能均大于纯PLA。

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作者
周志斌;
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作者单位

湖南工业大学;

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授予单位湖南工业大学;
学科材料工程
授予学位硕士
导师姓名刘跃军,黄安民;
年度 2016
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类
关键词
复合材料,聚乳酸,热塑性生物降解塑料,二氧化硅,流变性能,结晶动力学;

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