Super Toughened Poly 译文详解.docVIP

超级增韧聚乳酸三元共混物同时发生动态硫化的界面增容 摘要：在这项研究中，详细介绍和研究了聚乳酸三元共混体系由聚乳酸、弹性体的环氧树脂和锌离子组成的。投射电镜显微显示，三元共混物的相结构是腊肠型的。虽然提高熔融温度对共混物的拉伸性能影响不大，它极大地改变了抗冲击强度。对于在240度下挤出制备共混物，由此产生的聚乳酸三元共聚物表现出来中等强度和米粮的韧性。结果表明，锌离子催化的交叉含弹性体的环氧树脂可促进聚乳酸和弹性体的界面反应增容链接。研究发现共混温度和弹性体/离子交联聚合物的比率对共混物的超韧性起着很重要的作用。有效的提高了共混温度可使界面增容增加从而使缺口冲击强度显著增加。 1、简介 由于其高强度和刚度，良好的透明性及生物降解，聚乳酸是一种很有前途的替代一些石油为基础的聚合物。不幸的是聚乳酸固有的脆性是一个中大的缺点，而阻止了他的广泛应用。在不少文献中有许多的方法来改善聚乳酸的韧性，而聚合物熔融共混是最经济使用的路线。各种不具有生物降解和降解的聚合物，如聚丁二醇己二酸-对苯二甲酸、聚己内酯、聚羟基脂肪酸共聚物（如Nodax）、聚丁二酸丁二酯、聚醚-聚氨酯弹性体、超支化聚合物（HBP）、聚酰胺弹性体、改性豆油、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）、热塑性聚烯烃弹性体生成素（TPO）、聚乙烯—甲基丙烯酸缩水甘油酯（EGMA）、聚乙烯和聚甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乙烯联合辛烯（GMA-g-POE），已被用来增韧聚乳酸。为了克服这些使用聚乳酸和冲击改性剂混溶，适用于大块或接枝聚合物，即使无论在预聚或者原位成型加工时得反映增容性增加。这些共混聚乳酸的拉伸表现出的韧性与纯的聚乳酸相比有普遍的显著增加。然而在上面提到的混合后的冲击强度的提高非常有限，尤其是在有缺口的情况下。最近，Oyama报道了超韧聚乳酸与EGMA以80/20的质量比反映共混的混合物。Charpy的共混物注塑成型样条的缺口冲击强度只有纯聚乳酸的2~3倍。在90摄氏度下退火2.5小时，然而混合物的冲击强度增加至72KJ/m2，大约是纯聚乳酸的50倍。笔者从DSC和广角X射线（WAXD）的结果推断聚乳酸的结晶起了关键的增强作用。Anderson等也报道了超级强韧二元聚乳酸/聚乙烯（80/20），即用聚乳酸—聚乙烯嵌段（即PLA-β-PE）共聚物作为相容剂的混合物。通过改变结构和嵌段共聚物的数量以及聚乳酸的自然立构规整度，在有缺口的冲击试验下超韧性得到的值大于530J/m。共混物相对于左旋聚乳酸来说受到了2~3个因素的影响使其拉伸强度和刚度减小。体系中冲击韧性的提高程度被认为与.改进的有聚乳酸-β-聚乙烯共聚物的外加诱导粘附的界面有关。像许多脂肪族聚酯，然而聚乳酸在做融化处理时能够容易的承受热降解（例如，水解作用，Zipperlike解聚作用，氧化，随机主链的断裂和酯交换）。反过来，分子量的降低对最终的材料的性能有不利得影响。由于热降解于温度和停留时间等工艺条件密切相关，通常在聚乳酸加工处理下突出了降低温度和减少停留时间的重要性。 动态硫化指的是一个弹性体硫化过程中选择性的在其体系内与非硫化热塑性聚合物熔融混合，从而导致两相材料在微观交联弹性体阶段是分散在熔融加工的塑料集体中。这是一个重要的通用的路线生产新型热塑性弹性体。在这项研究中，一种新型的三元聚乳酸共混体系是由聚乳酸、elatomer ethylene-丙烯酸丁酯-环氧丙基甲基丙烯酸酯三元共聚物（EBA-GMA）和锌离子的乙烯-甲基丙烯酸共聚物（EMAA-Zn） 2、实验部分 2.1材料和样品的制备。所用材料的特性和规格如表1所示。聚乳酸、EMMA-Zn和EMMA-H的颗粒至少在80℃的对流烘箱中干燥12小时以上再被挤出。熔融共混是用双螺杆挤出机（Leistritz?ZSE-18））Mettler Toledo DSC 822e在至少一个气压的氮气气氛下进行。从注塑样品中采取出大约5毫克的样品以每分钟10℃的升温速率加热至200℃。聚乳酸注射样品的结晶度在首次被加热循环的情况下使用下列公式： 其中ΔHm和ΔHc分别是在加热过程中的熔融和冷却结晶的焓值，ΔH°m是假设均聚聚乳酸100%结晶时的焓变是93.7J/g，wf是聚乳酸部分在混合时的质量比例。 结晶形貌的观察是采用偏光显微镜（Olympus Bx-51）Thermo Nicolet Nexus 670分光仪的。作为挤出聚乳酸薄膜，EBA-GMA，EMAA-H和EMAA-Zn的样品是用稀溶液法进行制备的（聚乳酸和GMA的氯仿溶液，EMAA-H和EMAA-Zn的热四氢呋喃溶液）。对于三元共混物，从注塑样品切割下来的切片（?120微米厚）室温下在氯仿中搅拌10天来彻底刻蚀自由聚乳酸和EBA-GMA部分。去一定数量的干燥后的不溶性残渣和溴化钾粉末一起