高等学校化学学报 ›› 2018, Vol. 39 ›› Issue (9): 2089.doi: 10.7503/cjcu20180006
收稿日期:
2018-01-03
出版日期:
2018-07-30
发布日期:
2018-07-30
作者简介:
联系人简介: 黄汉雄, 男, 博士, 教授, 博士生导师, 主要从事高分子材料加工设备与工程研究. E-mail:
基金资助:
HAN Jiahui, HUANG Hanxiong*(), HUANG Yuxiao
Received:
2018-01-03
Online:
2018-07-30
Published:
2018-07-30
Contact:
HUANG Hanxiong
E-mail:mmhuang@scut.edu.cn
Supported by:
摘要:
采用混沌混炼单螺杆挤出机, 制备马来酸酐接枝聚乳酸(PLA-g-MAH), 进而制备PLA/滑石粉(5%, 10%和20%, 质量分数)和PLA/滑石粉(20%)/PLA-g-MAH(5%和10%)复合材料. 复合材料样品中滑石粉的分散状态良好, 滑石粉含量高达20%时未发生团聚. 20%滑石粉和10% PLA-g-MAH使复合材料中PLA的α晶含量明显增加, 结晶度提高至31.6%. 在175 ℃下, PLA样品的熔体强度仅为3.6 mN, 20%滑石粉明显提高了PLA的熔体强度(11.6 mN), 这是由于分散较均匀的片状滑石粉对PLA熔体起增强效应并可提高PLA结晶速率, 对PLA结晶有促进效应. 与PLA样品对比, PLA/滑石粉(20%)/PLA-g-MAH(5%)复合材料的杨氏模量和冲击强度分别提高了51.7%和16.9%.
TrendMD:
韩嘉晖, 黄汉雄, 黄宇霄. 滑石粉和PLA-g-MAH对聚乳酸结晶性能和熔体强度的改善. 高等学校化学学报, 2018, 39(9): 2089.
HAN Jiahui,HUANG Hanxiong,HUANG Yuxiao. Improving Crystallization Behavior and Melt Strength of Poly(lactic acid) via Adding Talc and PLA-g-MAH†. Chem. J. Chinese Universities, 2018, 39(9): 2089.
Sample | w(PLA)(%) | w(Talc)(%) | w(PLA-g-MAH)(%) |
---|---|---|---|
PLA | 100 | 0 | 0 |
PLA/T5 | 95 | 5 | 0 |
PLA/T10 | 90 | 10 | 0 |
PLA/T20 | 80 | 20 | 0 |
PLA/T20/M5 | 75 | 20 | 5 |
PLA/T20/M10 | 70 | 20 | 10 |
Table 1 Mass fraction of samples
Sample | w(PLA)(%) | w(Talc)(%) | w(PLA-g-MAH)(%) |
---|---|---|---|
PLA | 100 | 0 | 0 |
PLA/T5 | 95 | 5 | 0 |
PLA/T10 | 90 | 10 | 0 |
PLA/T20 | 80 | 20 | 0 |
PLA/T20/M5 | 75 | 20 | 5 |
PLA/T20/M10 | 70 | 20 | 10 |
Fig.4 DSC curves of PLA and PLA/talc composite samples (A) Second heating scans; (B) cooling scans. a. PLA; b. PLA/T5; c. PLA/T10; d. PLA/T20; e. PLA/T20/M5; f. PLA/T20/M10.
Sample | Tg/℃ | Tcc/℃ | Xcc(%) | Tm1/℃ | Tm2/℃ | Xc(%) |
---|---|---|---|---|---|---|
PLA | 59.6 | 109.8 | 27.9 | 152.9 | 159.7 | — |
PLA/T5 | 60.0 | 101.7 | 15.0 | 151.5 | 158.7 | 15.2 |
PLA/T10 | 59.8 | 99.1 | 7.6 | 152.2 | 158.7 | 19.8 |
PLA/T20 | 59.8 | 96.6 | 4.5 | 151.7 | 158.7 | 25.1 |
PLA/T20/M5 | 59.6 | 96.5 | 2.8 | 152.9 | 160.3 | 27.2 |
PLA/T20/M10 | 59.8 | — | — | 154.4 | 162.1 | 31.6 |
Table 2 Thermal analysis data for PLA and PLA/talc composite samples
Sample | Tg/℃ | Tcc/℃ | Xcc(%) | Tm1/℃ | Tm2/℃ | Xc(%) |
---|---|---|---|---|---|---|
PLA | 59.6 | 109.8 | 27.9 | 152.9 | 159.7 | — |
PLA/T5 | 60.0 | 101.7 | 15.0 | 151.5 | 158.7 | 15.2 |
PLA/T10 | 59.8 | 99.1 | 7.6 | 152.2 | 158.7 | 19.8 |
PLA/T20 | 59.8 | 96.6 | 4.5 | 151.7 | 158.7 | 25.1 |
PLA/T20/M5 | 59.6 | 96.5 | 2.8 | 152.9 | 160.3 | 27.2 |
PLA/T20/M10 | 59.8 | — | — | 154.4 | 162.1 | 31.6 |
Fig.5 Relative crystallinity versus crystallization time curves for PLA/talc composite samples a. PLA/T5; b. PLA/T10; c. PLA/T20; d. PLA/T20/M5; e. PLA/T20/M10.
Sample | t1/2/min | n | K/mi | Kc/mi |
---|---|---|---|---|
PLA/T5 | 1.38 | 2.60 | 0.3217 | 0.8928 |
PLA/T10 | 1.13 | 2.64 | 0.5284 | 0.9382 |
PLA/T20 | 1.09 | 2.76 | 0.5672 | 0.9449 |
PLA/T20/M5 | 0.92 | 2.37 | 0.8831 | 0.9876 |
PLA/T20/M10 | 0.76 | 2.67 | 1.4421 | 1.0373 |
Table 3 Crystallization half-time(t1/2) and Jeziorny-modified-Avrami crystallization kinetic parameters for PLA/talc composite samples
Sample | t1/2/min | n | K/mi | Kc/mi |
---|---|---|---|---|
PLA/T5 | 1.38 | 2.60 | 0.3217 | 0.8928 |
PLA/T10 | 1.13 | 2.64 | 0.5284 | 0.9382 |
PLA/T20 | 1.09 | 2.76 | 0.5672 | 0.9449 |
PLA/T20/M5 | 0.92 | 2.37 | 0.8831 | 0.9876 |
PLA/T20/M10 | 0.76 | 2.67 | 1.4421 | 1.0373 |
Fig.7 Draw-down force versus draw ratio(A) and extensional viscosity versus extensional strain rate curves(B) for PLA and PLA/talc composite samples a. PLA; b. PLA/T20; c. PLA/T20/M5; d. PLA/T20/M10.
Fig.8 Storage modulus(A) and tanδ versus temperature curves(B) for PLA and PLA/talc composite samples a. PLA; b. PLA/T20; c. PLA/T20/M5; d. PLA/T20/M10.
Fig.9 Young’s moduli(A) and tensile strengths(B) of PLA and PLA/talc composite samples a. PLA; b. PLA/T5; c. PLA/T10; d. PLA/T20; e. PLA/T20/M5; f. PLA/T20/M10.
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