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摘 要

本文使用NT-C、N-20作为聚乳酸/聚丙烯（PLA/PP）以及PLA/PP/马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH）共混体系的成核剂，通过示差扫描量热法（DSC）、偏光显微镜（PLM）、热变形温度（HDT）测试等手段研究了共混体系的结晶性能和耐热性能。DSC结果显示，NT-C促进PP的β晶型生成，对共混物体系中PLA的结晶性能作用较小；成核剂N-20则有效提高了PLA的结晶性，但对PP几乎没有结晶作用。通过偏光显微镜（PLM）观察，NT-C与N-20改性的PLA/PP共混体系均使球晶尺寸明显减小、密度增大。负荷热变形温度（HDT）测试发现：当使用0.2wt%的成核剂N-20，PLA含量为20%时，PLA/PP的热变形温度最高为83°C，比纯PLA的复合热变形温度提高了50.1%。

关键词：聚乳酸 聚丙烯 成核剂 结晶性能 热变形温度

Effect Of Nucleating Agents On the Crystallization of Poly(lactic Acid)/ Polypropylene Blends

ABSTRACT

The crystallization and thermal properties of Poly(latic acid)PLA/Polypropylene(PP) and PLA/PP/PP-graft-maleic anhydride (PP-g-MAH) blends were investigated by means of differential scanning calorimetry (DSC), polarized light microscopy (PLM) and heat distortion temperature (HDT) equipment. The DSC results showed that NT-C had a weak effect on the crystallization properties of PLA and the PLA in blends, while it was able to induce the promotion of β crystals of PP. However N-20 improved the crystallinity of PLA and the PLA in blends effectively, and it had no effect on PP. The PLM observed that blending PLA with PP decreased the size of spherulites. The HDT of 0.2wt%NT-C/PLA/PP (20:80) achieved the maximum value of 83°C, which was 1.5 times greater than that of the pure PLA.

Key Words: Polylactic acid; Polypropylene; Nucleating agent; Crystallization property;

Heat distortion temperature

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1聚乳酸概述 1

1.1.1PLA简介 1

1.1.2PLA应用领域 1

1.2聚乳酸结晶研究 2

1.2.1PLA的晶态 2

1.2.2PLA结晶理论依据 3

1.2.3改善PLA结晶的研究 3

1.2.4结晶对PLA的性能影响 3

1.3聚乳酸成核剂的研究 3

1.3.1PLA成核机理 3

1.3.2PLA主要成核剂的研究进展 4

1.4聚丙烯（PP）概述 5

1.4.PP简介 5

1.4.2PP应用领域 5

1.5聚丙烯结晶性研究 5

1.5.1PP的晶体结构 6

1.5.2PP结晶的理论基础 6

1.6成核剂改性聚丙烯的研究 6

1.7聚乳酸共混改性意义及进展 7

1.7.1 PLA与完全生物降解高分子共混物 7

1.7.2 PLA与不完全生物降解高分子共混物 7

1.7.3 PLA/PP共混体系的研究与进展 8

1.7.4 PLA/PP结晶性能的研究 8

第二章 实验部分 9

2.1 主要原料 9

2.2 主要设备 9

2.3 试样制备 9

2.3.1 改性PLA材料制备 9

2.3.2 等温结晶样片的制备 9

2.3.3 样条的制备 9

2.4 测试与表征 10

2.4.1示差扫描量热（DSC）分析 10

2.4.2 偏光显微镜（PLM）观察 10

2.4.3负荷热变形温度（HDT）测试 10

第三章 结果与讨论 11

3.1 NT-C成核改性PLA/PP共混物 11

3.1.1DSC分析 11

3.1.2PLM观察 14

3.2 N-20成核改性PLA/PP共混物 16

3.2.1DSC分析 16

3.2.2 PLM观察 19

3.3 负荷热变形温度（HDT） 20

第四章 结论与展望 21

4.1结论 21

4.2展望 21

参考文献 22

致谢 25

第一章 绪论

我国塑料工业经过长期的奋斗和面向全球的开放，已形成门类齐全的工业体系，成为与钢铁、水泥、木材并驾齐驱的基础材料产业，作为一种新型材料。其使用领域已远远超越上述三种材料。据报道，2014年全球塑料年产量已突破3亿吨，其中我国占据近四分之一。塑料制品在极大地改善我们生活的同时也产生一系列的问题，如有限的石油资源被大量消耗和废弃物导致的环境污染。大力开发环境友好的生物高分子材料已经在行业内兴起。在众多已经开发的生物可降解高分子材料中，聚乳酸（PLA）是最具备发展潜力的一种。PLA以其良好的力学性能、生物相容性、生物降解性和资源回收性受到广泛青睐，但其耐热性差、价格昂贵的缺点亦十分明显。PLA合金化和复合化是比较简单又快速的改性途径^[1]，目前行业内对于PLA的改性材料有PCL、PBS、PBAT等，PP拥有良好的力学性能和加工性能，而其来源于广泛价格低廉却自身难以降解。本文将着重探讨研究PP与PLA共混改性，以期得到一种性能优良价格适中的半生物降解材料。

1.1聚乳酸概述

1.1.1PLA简介

PLA又称聚丙交酯，属于脂肪族聚酯类高分子材料，是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物。PLA由农作物发酵产生的乳酸聚合而成，具有高强度、高模量以及良好的物理机械性能等优点^[2]，且废弃后可经微生物、酸、碱等作用完全降解为CO₂和H₂O^[3]，因此是一种真正意义上的生物环保材料。与普通高分子一样，PLA能够进行各种成型加工，如挤出、流延制膜、吹膜、注塑、吹瓶、纤维成型等。

乳酸合成高分子量PLA的主要方法是直接聚合法和开环聚合法。这两种方法比较成熟，除此之外，其他方法也在积极尝试。其中先聚合得到较低分子量的PLA，然后通过固相缩聚技术或在挤出机等装备中进行熔融扩链技术提高PLA的分子量。

1.1.2PLA应用领域

PLA具有良好的生物相容性、优良的力学性能和生物降解性，并因此在食品包装、医疗卫生、手机外壳等领域显示出良好的前景^[4-5]。

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