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聚乳酸(PLLA)是一种生物可降解塑料,在力学性能和热性能方面与PP、PE和PS等通用工程塑料相似,在未来具有广阔的发展前景。由于聚乳酸性脆、结晶速率缓慢等缺点,大大阻碍了聚乳酸的广泛应用。而通过添加成核剂提高聚乳酸的结晶速率及力学性能是一种常用聚乳酸改性方法。但目前聚乳酸成核剂成核效率不高,且品种较少,聚乳酸成核结晶机理尚不明确,因此了解聚乳酸成核结晶机理对于指导开发一种新型高效聚乳酸成核剂十分迫切和重要。本文制备了对叔丁基杯(8)芳烃(TBC8)与二甲苯有机溶剂形成TBC8-二甲苯(TBC8-xy)包合物成核剂,通过差示扫描量热仪(DSC)和偏光显微镜(POM)考察了滑石粉、TBC8和TBC8-xy对聚乳酸结晶行为的影响。结果表明PLLA/Talc、PLLA/TBC8的结晶峰值温度(Tp)分别为104.6℃和110.4℃,而添加TBC8-xy后的聚乳酸样品结晶峰值温度(Tp)为125.5℃;本文利用Avrami方程对TBC8和TBC8-xy对聚乳酸的等温结晶动力学计算得到,TBC8类成核剂能够改变了聚乳酸的结晶形态,PLLA/TBC8在低温时结晶生长为捆束晶和球晶,而高温时PLLA/TBC8的结晶生长成三维球晶;PLLA中添加TBC8-xy后Avrami指数n在4.5<n<5之间,表明PLLA/TBC8-xy结晶生长成捆束晶和球晶。本文还利用on-line FTIR和二维红外相关光谱分析(2D-IR)研究了空白聚乳酸和PLLA/TBC8的成核结晶机理,结果发现空白聚乳酸在熔融等温结晶过程中形成α晶,聚乳酸链段在结晶过程中C-O-C先发生相互作用,促使PLLA分子链变得规整,然后PLLA分子链在链间CH3的相互作用下使PLLA分子链变得更加规整有序,最后形成103螺旋结构,而对于PLLA/TBC8在熔融结晶过程中,由于PLLA中的C=O能够与TBC8中的-OH形成O-H…O=C氢键,促进PLLA分子链吸附于TBC8表面,促进PLLA结晶,且在结晶过程中PLLA分子链在链间的CH3相互作用下变得规整,随后PLLA分子链中的C-O-C相互作用,促使PLLA分子链变得更加规整有序,最终形成103螺旋结构,从而产生α晶。