PLA/PP共混物的结晶性能研究文献综述

 2021-09-25 20:19:20

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文献综述

1.前言

聚乳酸(PLA)是一种热塑性脂肪族聚酯,近年来,被视为可代替石油基聚合物最有前景的材料之一。PLA除了有生物可降解塑料的基本的特性外,还具备有自己独特的特性。PLA和石化合成塑料的基本物性类似,也就是说,它可以广泛地用来制造各种应用产品。而且聚乳酸也拥有良好的光泽性和透明度,这点和利用聚苯乙烯所制的薄膜相当,是其它生物可降解产品无法提供的。PLA具有最良好的抗拉强度及延展度,但是PLA的结晶速率慢、热变形温度低、脆性大且易燃,这在一定程度上限制了PLA的推广。PLA的Tg较低,这也是它的缺点之一;其次PLA热变形温度低,但是如果一旦完成结晶,它的热变形温度和维卡软化点将分别提高30%和100%,同时模量也将提高25%[6]。另外,结晶后,PLA的气体阻隔性能也将有一定的提高,Drieskens等研究表明,与非晶态的PLA相比,结晶态的PLA,氧气和水蒸气的透过系数分别降低了4倍和3倍,[8]而且对透明性和降解性要求高的场合,对结晶度的控制十分重要。当PLA结晶后,其透明性会变差,同时,与非晶态的PLA相比,它的降解能力减少了7倍。

聚丙烯(PP)作为一种通用塑料,与其他通用塑料相比,具有较好的综合性能。比如:相对密度小,加工性能优良,屈服强度,拉伸强度及弹性模量均较高,电绝缘性良好,耐应力龟裂及耐化学药品性较佳等;其制品无毒无味,光泽性好,因而被广泛应用于汽车,电器,日用品及家具,[2]包装等各个领域。目前,全世界产量已经超过10000kt,在机械,汽车领域内的应用超过1000kt,其应用领域还在不断的开拓和扩大。近10年,我国聚丙烯消费量以年均17.59%的速度增长。[1]

目前来看,聚乳酸的透明性高,可以完全降解,并且合成技术逐渐成熟,在汽车内饰,包装材料,纤维,农业等领域得到广泛的应用。但是由于PLA的结晶速率慢、热变形温度低、脆性大且易燃等缺点,一定程度上限制了PLA的推广。所以它的研发工作正在成为研究热点。为了降低环境污染和改善PLA材料的性能,也为了降低产品的成本,人们在PLA共混方面做了许多努力和工作。采用聚乳酸/聚丙烯共混可以减少聚丙烯的用量和减少环境污染,又可使产品保持较好的性能。

2.聚合物共混

通常所说的聚合物共混是限定在物理共混的范畴之内,对聚合物共混可以做出如下定义:聚合物共混是指两种或两种以上聚合物材料,无机材料以及助剂在一定温度下进行机械掺混,最终形成一种宏观上的均匀且力学,热学,光学及其他性能得到改善的新材料的过程共混产物称为聚合共混物。聚合物共混物在工程塑料界通常又称为聚合物合金或高分子合金。

2.1 PLA/PP共混目的

由于PLA本身熔体强度低,结晶速率慢,而且脆、抗冲击性差、对热不稳定、价格贵。[10]为了降低污染或改善PLA材料的机械性能和加工性能,以及降低产品成本,可以采用聚丙烯与之共混,因为PP材料比较常见,力学性能较好,聚乳酸和聚丙烯共混可以减少聚丙烯的用量,降低环境的污染,又可以使产品保持较好的力学性能。

2.2 相容性问题

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