超临界流体制备PLASEBS-g-MAH发泡选读.docxVIP

超临界流体制备PLA/SEBS-g-MAH发泡材料 李欢 高长云(青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室) 聚乳酸(PLA，polylactid acid)是一种热塑性线型脂肪族类聚酯，由可再生原料制备而得，具有良好的生物相容性和生物降解性，且在许多性能上与聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)等石油基通用塑料相似，是石油基塑料的理想替代材料，能减少对石油资源的依赖和对环境的污染，在包装和生活消费品等领域具有良好的应用前景。PLA是一种可结晶的聚合物，它具有韧性差、熔体强度不高等缺点，其应用范围大大受到限制。 随着超临界流体技术应用范围的扩大，其用于制备PLA发泡材料可有效改善PLA的性能，得到微孔发泡材料。超临界流体(SCF)具有许多独特优点，如对多数有机聚合物溶解性能好、较低的黏度、扩散系数大、较低的表面张力等，其中最常用的是超临界二氧化碳流体(ScCO2)。ScCO2作为一种新型方式，具有绿色化学(成本低、来源广、绿色环保等)的优点，符合当前绿色环保科技的要求，是最有潜力和可替代传统发泡行业的方法。超临界流体的存在可允许聚合物在更低的温度下加工，该技术可降低PLA成本同时还可提高其韧性，减少其降解程度，为PLA的加工提供了新的方法口。祁冰等采用快速降压法，利用超临界CO2作发泡剂制备微孔聚乳酸，研究发泡条件和结晶度对微孔形貌的影响，发现结晶不利于发泡。魏杰等将PLA与滑石粉混合均匀，采用DOE方法研究发泡温度、饱和压力及发泡时间等工艺参数对开孔度及表观密度的影响，在工艺条件为饱和温度115℃、饱和压力15 MPa、发泡时间15 S情况下得到开孔率6．3％、表观密度0．084 g·cm-3的开孔发泡材料，并且研究了其开孔机理。Y．Fujimoto等选用纳米粒子层状硅酸盐ODA和SBE改善PLA发泡性能，研究表明纳米粒子的加入起到了异相成核作用，有效地改善泡孔形态。 1实验部分 1.1原料与仪器 PLA，规格4032D，密度1．24 g·cm-3，熔点155～170℃，Mn为88 500 g·mol-1，Mw／Mn为1.8，熔体流动速率为3.9 g·(10 min)-1(190℃，2．16 kg)，美国Naturewoks公司。 马来酸酐接枝苯乙烯一乙烯一丁二烯一苯乙烯共聚物(SEBS-g-MAH)，FG一1901X型，接枝率1.84％，熔融指数为20g·(10min)-1(270℃，5kg)，美国科腾公司。 热重分析仪，TG209F1型，德国耐驰公司；动态热机械分析仪，DMA242型，德国耐驰公司；扫描电镜，JSM-7500F型，日本JOSL公司；直读式电子比重计，DH一300型，深圳达宏美拓密度测量仪器公司；高压超临界流体发泡设备，自制。 1.2 PLA／SEBS—g-MAH发泡材料的制备 将PLA、SEBS-g-MAH在80℃下恒温干燥8h，干燥好的物料按m(PLA)／m(SEBS-g-MAH)为 99／1、97／3、95／5、90／10、80／20、70／30分别于60mL密炼机中均匀混合，在190℃、60 r·min-1条件下共混6 min取出，把混炼好的物料趁热快速置于开炼机上下片，待用；然后取适量共混物在平板硫化机上模压成型，温度190℃，预热10min，热压压力10 MPa，热压时间3min，冷压10 MPa，冷压时间4 min。取出模压试样裁出20 mm×10 mm×2 mm的样条，将样条置于自制的反应釜中，通过压缩泵向反应釜中通入超临界CO2流体进行发泡，温度145℃，压力12 MPa，时间30 min。 1．3性能测试 按GB／T 1040．2—2006进行拉伸强度测试，试样为5A型哑铃状试样，厚度为2 mm，拉伸速度为5 mm·min-1 。 采用动态热机械分析方法表征试样的动态力学性能，动态热机械分析仪采用三点弯曲模式，待测样品经压片后裁成50 mm×4 mm×2 mm的条状试样，测试温度范围为室温至190℃，升温速率为3℃·min-1，频率为1 Hz。 采用热重分析技术来表征PLA／SEBS—g—MAH共混物的热稳定性，测试条件为升温速率10℃·min-1，室温至600℃。 采用扫描电镜观察试样的冲击断面，将试样置于液氮中冷却15 min后淬断，取完整的断面进行喷金，然后进行观察。 2结果与讨论 2．1力学性能 图1为SEBS—g—MAH增韧PLA的拉伸强度和断裂伸长率。图1中可见，随着SEBS—g—MAH含量的增加，共混物的拉伸强度明显减小，添加1％(质量分数)SEBS—g—MAH时共混物的拉伸强度为23．9 MPa，SEBS—g-MAH含量增加至15％时，拉伸强度减小至8．8 MPa；随SEBS—g—MAH含量增加，共混物的断裂伸长率迅速增加，当SEBS