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摘 要

本文通过熔融共混制备了聚乳酸/高密度聚乙烯（PLA/HDPE）共混物，采用马来酸酐接枝高密度聚乙烯（M-HDPE）作为相容剂。通过力学性能测试、差示扫描量热仪（DSC）、偏光显微镜（PLM）对PLA/HDPE以及PLA/HDPE/M-HDPE共混物的力学性能以及结晶行为做出了研究。结果表明，HDPE对PLA有增韧的效果，也会提高共混物的断裂伸长率，但是使得共混物的拉伸强度和弯曲模量持续下降；M-HDPE的加入改善了共混物的拉伸强度、断裂伸长率以及弯曲模量。PLA/HDPE共混物由于两组分相容性不好表现出了明显的相分离形态；M-HDPE的加入可以小幅度的改善PLA和HDPE两组分之间的相容性。PLA和HDPE共混后对它们的结晶行为无明显的影响，但是M-HDPE的加入会抑制共混物的结晶。随着HDPE含量的减少，共混物的热变形温度大体呈现上升趋势，M-HDPE的加入对热变形温度有小幅度的改善。

关键词：聚乳酸 高密度聚乙烯 马来酸酐接枝高密度聚乙烯 力学性能 结晶行为

Mechanical properties and crystallization behavior of PLA/PE blends

Abstract

Poly(lactic acid)/high-density polyethylene (PLA/HDPE) blends were prepared via melting mixture. Maleic anhydride-grafted HDPE (M-HDPE) was used as the compatilizer. The mechanical properties and crystallization behaviors of PLA/HDPE and PLA/HDPE/M-HDPE blends were investigated by means of mechanical tests, differential scanning calorimetry (DSC), polarized light microscopy (PLM), respectively. The results showed that HDPE had a toughening effect on the PLA and increased the tensile strain at break, but there was a continuous decrease in the tensile strength, flexural modulus. The incorporation of M-HDPE improved the tensile strength, tensile strain at break and flexural modulus slightly. PLA/HDPE blends exhibited the distinct phase separation morphologies due to immiscibility of the blend components. M-HDPE can improve the miscibility between PLA and HDPE slightly. Blending PLA with HDPE showed no obvious influence on their own crystallization behaviors, while M-HDPE could restrain the crystallization of the blends. Heat deflection temperatures (HDTs) of PLA/HDPE blends decreased with the increasing HDPE content, M-HDPE had a positive effect on HDTs.

Keywords: Poly(lactic acid); High-density polyethylene; Maleic anhydride-grafted HDPE; Mechanical properties; Crystallization behaviors

目录

摘 要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1 聚乳酸 1

1.1.1 聚乳酸的合成 1

1.1.2 聚乳酸的性能 1

1.2 聚乳酸的改性 2

1.2.1 共聚改性 2

1.2.2 共混改性 2

1.2.3 通过成型加工方法改性 3

1.3 聚乳酸/聚乙烯共混体系 3

1.4 高分子相容性 4

1.4.1 相容剂的增容原理 4

1.4.2 相容剂对共混物性能的影响 5

1.5 本课题研究目的及主要研究内容 5

第二章 实验部分 7

2.1 主要原料 7

2.2 主要设备 7

2.3 试样制备 7

2.3.1 PLA/HDPE共混材料的制备 7

2.3.2结晶样片的制备 7

2.3.3 样条的制备 8

2.4 测试与表征 8

2.4.1 力学性能测试 8

2.4.2 偏光显微镜（PLM）观察 8

2.4.3 热变形温度（HDT）测试 8

2.4.4结晶性能（DSC）测试 8

第三章 结果与讨论 9

3.1 力学性能 9

3.2 偏光显微镜观察(PLM) 11

3.3 结晶性能（DSC） 13

3.4热变形温度（HDT） 17

第四章 结论与展望 19

4.1 结论 19

4.2 展望 19

参考文献 21

致谢 23

第一章 绪论

塑料被认为是最伟大的发明之一，也是人类文明的象征。相对于金属、玻璃和木材等传统材料而言，塑料有质轻、导热系数小、化学稳定性好、电绝缘性好、性能设计性好、富有装饰性等优点^[1]，所以深受大众的喜爱。塑料制品现如今已经渗透到社会的每一个角落，工业上、生活上都已经离不开它。但是一切都是有益也有弊的，塑料的迅猛发展带来了一系列的环境问题，严重影响了我们的生活环境，甚至威胁到我们的身体健康。白色污染是人们对污染环境的垃圾的一种形象称谓，它包括一次性难降解的塑料包装物。比如一次性泡沫快餐具还有我们常用的塑料袋等。它造成很严重的环境污染，埋在土壤中很难分解，焚烧会导致大气污染，这些都是我们要面对的很严峻的问题。而且塑料的主要来源是石油资源，而随着石油资源的日益减少，已经面临着枯竭的状态。所以基于能源的可持续利用和环境保护等多方面的考虑，可生物降解材料目前受到了很大的关注。

1.1 聚乳酸

1.1.1 聚乳酸的合成

聚乳酸的合成有以下两种途径：一是乳酸直接缩合法（又称为一步法），它的基本原理是乳酸在脱水剂以及引发剂的作用下，在一定温度、一定条件下制备出聚乳酸。

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