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摘 要

本文通过差示扫描量热议（DSC）、偏光显微镜（PLM）及力学性能测试研究了β成核剂（NT-C）对聚丙烯/聚乳酸（PP/PLA）共混物熔融、结晶行为及力学性能的影响。马来酸酐接枝PP （MAH-g-PP）作为共混物的相容剂。研究表明：添加NT-C有助于提升共混物的β-PP结晶度，且存在最佳添加量0.1%。加入MAH-g-PP后，有助于β-PP结晶度进一步提高。NT-C和MAH-g-PP有助于降低球晶尺寸，且使球晶的分布更加均匀。NT-C可以提升共混物的缺口冲击强度和弯曲模量，且拉伸强度下降较小。而加入MAH-g-PP后，共混物的缺口冲击强度和弯曲模量会得到进一步提升。

关键字：聚乳酸 聚丙烯 成核剂 结晶行为 力学性能

Properties of Polypropylene /Poly/ (lactic Acid) Blends Modified by Nucleating agent

ABSTRACT

In this work, the effect of the β-Nucleating agent (NT-C) on crystallization, morphology and mechanical properties of polypropylene/poly(lactic Acid) (PP/PLA) blend were investigated by means of differential scanning calorimetry (DSC), plarized light microscopy (PLM) and mechanical tests. Maleic anhydride-grafted PP (PP-g-MAH) was used as the compatibilizer. The results showed that NT-C is effective for improving the crystallinity of β-PP. The blend containing 0.1% NT-C is the best content for transforming β-PP. Addition of PP-g-MAH is more effective for enhancing the crystallinity of β-PP. NT-C and PP-g-MAH are beneficial to decreasing the size of spherulite, and making the homogeneous distribution of spherulite. NT-C highly raise the blend’s value of flexural modulus and notched impact strength, with the tensile strength diminished slightly. In addition, PP-g-MAH acted as an more effective agent to improve flexural modulus and notched impact strength.

Key words: Polypropylene; Poly(lactic Acid); Nucleating agent; Crystallization; mechanical property

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 聚丙烯简述 1

1.1.1 聚丙烯的概述 1

1.1.2 聚丙烯的结晶性能 1

1.1.3 聚丙烯的性能 2

1.1.4 聚丙烯的应用 2

1.2 聚乳酸（PLA）简介 2

1.2.1 聚乳酸概述 2

1.2.2 聚乳酸的性能 3

1.2.3 聚乳酸的应用 3

1.3 聚乳酸/聚丙烯（PLA/PP）共混体系 4

1.4 β成核机理 5

1.5 课题研究内容和方法 5

第二章 实验部分 7

2.1 实验原料 7

2.2 实验设备 7

2.3 试样制备 7

2.3.1 PLA/PP共混材料的制备 7

2.3.2 等温结晶样片制备 8

2.3.3 样条的制备 8

2.4 测试与表征 8

2.4.1 示差扫描量热仪（DSC）测试 8

2.4.2 偏光显微镜（PLM）观察 8

2.4.3 力学性能测试 8

第三章 结果与讨论 9

3.1 NT-C含量对PP/PLA共混物结晶行为的影响 9

3.2 NT-C含量对PP/PLA/PP-g-MAH共混物结晶行为的影响 10

3.3 相容剂含量对PP/PLA共混物结晶行为的影响 12

3.4 偏光显微镜PLM观察 14

第四章 结论与展望 17

4.1结论 17

参考文献 18

致谢 21

第一章 绪论

生物可降解材料是高分子材料大家庭的一员，它的应用范围从医疗应用包括组织工程，创伤管理，药物输送，和整形手术设备，包括包装和薄膜类应用。为了开发它们的应用潜能，生物可降解高分子材料被使用几种特定的方法来进行改良。比如共混这种方法，可以制造出一种新材料，它具有良好的性能，较低的价格和优良的加工性能。乳酸的聚合物或丙交酯单体的聚合物，即聚乳酸（PLA）是目前最具发展潜力的绿色塑料之一。

1.1 聚丙烯（PP）简述

1.1.1 聚丙烯的概述

PP是传统的五大通用塑料之一，由于原料来源丰富，生产工艺简单，综合性能良好，且价格低廉，因此产量大，目前产量仅次PE，是全球第二大塑料品种^[1]。PP是热塑性树脂丙烯单体通过化学反应聚合而成的，根据PP叔碳上的甲基在空间上的排列不同形成三种不同的构型，这里只介绍实验用料等规聚丙烯（IPP）。

1.1.2 聚丙烯的结晶性能

等规聚丙烯的晶体结构有α、β、γ、δ和拟六方晶几种^[2]。它的主链实际上是呈螺旋构型，其结晶属于单斜晶系或三斜晶系，其中分子的螺旋方向并排地规整间隔。

α晶型：它是IPP中最常碰到的也是热稳定性最好的晶型，属于单斜晶系，每个晶胞中有4个3/1螺旋。IPP在较高温度下（gt;130°C）结晶主要生成α晶。有左、右两种螺旋构象。但由于甲基侧基的存在，还有甲基取向（向上或向下）的问题。α-IPP的DSC曲线上有时会出现2个熔融峰，有人认为可能存在着两种结构-极限有序和极限无序结构，前者比后者具有较低的自由能和较高的熔点。当有氧化物存在时，α-IPP有2个熔融峰，认为是由规整性不同的晶体产生的；同时发现在快速冷却是，成核效果差的样品结晶后重熔融，出现2个熔融峰，且随结晶时间冷却速率增大，高温侧峰增大，认为是由于在快速冷却时，结晶区域被迅速冷冻，区域间的分子链受到一定应力被拉紧，产生熔点较高的圆纤维状晶体，成为晶桥，随着冷却速率增大，应力增加，这部分晶体增多，从而高峰值较大。

β晶型: 为六方晶系，一般较少碰到，与α晶不同，在β晶中，所有IPP螺旋状的大分子链皆以相同的方向参加到晶格中。β-IPP比α-IPP有较低的弹性模量和屈服强度，较高的拉伸强度，明显的应力硬化及较高的冲击强度。在高拉伸下β-IPP显示高的韧性和延展性，不像α-IPP那样发生脆裂。

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