【摘 要】
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塑料作为三大合成材料之一,经过百年发展已广泛应用于航空、航天、家装、农业、轻工业等各个行业中,现仍在快速的发展,但如今资源环境载力逼近极限,污染严重,而塑料行业产生的“白色污染”,废弃的塑料制品是众多的缘由之一。现出现了多种新型可降解的生物基塑料,聚乳酸作为其中一员,其本身性能堪比工程塑料以及推行绿色发展受到广泛关注。本文以生物基塑料聚乳酸(PLA)和工程塑料聚酰胺-66(PA66)为研究对象,通
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塑料作为三大合成材料之一,经过百年发展已广泛应用于航空、航天、家装、农业、轻工业等各个行业中,现仍在快速的发展,但如今资源环境载力逼近极限,污染严重,而塑料行业产生的“白色污染”,废弃的塑料制品是众多的缘由之一。现出现了多种新型可降解的生物基塑料,聚乳酸作为其中一员,其本身性能堪比工程塑料以及推行绿色发展受到广泛关注。本文以生物基塑料聚乳酸(PLA)和工程塑料聚酰胺-66(PA66)为研究对象,通过分子动力学模拟构建不同聚合度的PA66/PLA分子晶胞模型,经过对分子模型进行能量最小化和结构优化处理达到平衡后,对共混体系进行相容性和力学性能的模拟;以模拟结果为参考,再通过注塑成型PLA含量为10%、20%、30%、40%和50%的标准样件,探讨了PLA含量对PA66/PLA共混体系相形貌、流变性能、结晶性能、力学性能以及降解性能的影响,另外,还考察了添加1%、3%、5%、7%以及9%相容剂苯乙烯-马来酸酐(SMA)对共混体系的相形貌和性能的影响。研究结果表明:在分子动力学模拟中,对比不同类分子原子对径向分布函数发现,PA66与PLA难以形成相容体系,而PA66/PLA共混体系的弹性模量符合聚合物共混法则呈升高的趋势;通过对注塑样件进行实验研究,PA66/PLA体系相形貌显示两组分相容性较差,当PLA含量达到50%时,PLA相向连续相转变;流变行为测试表明体系的粘度随着PLA含量的增加呈降低趋势,而当PLA含量到一定程度时,在高剪切速率下容易发生界面滑移;在差示扫描量热仪(DSC)测试发现体系的结晶速率升高,结晶度得到了小范围的提高,有利于提高其力学性能;经过力学性能测试发现共混体系的拉伸强度、断裂伸长率由于组分相容性差,随着PLA含量的增高呈降低趋势,弹性模量则成升高趋势;考虑到生物基塑料PLA会发生降解进行掩埋实验,发现PLA降解性能并未影响材料的性能。此外为了改善组分之间的相容性,制备了PLA含量为20%的PA66-SMA-PLA合金,通过相形貌、流变测试和力学性能测试表明,相容剂SMA的加入,大大的改善了PA66与PLA的相容性,进一步降低了PA66-SMA-PLA的粘度,利于材料的加工成型,并且当SMA含量为3%及以上时,其拉伸强度超过PA66。
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