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聚乳酸基热塑性弹性体的制备结构与性能关系研究

聚乳酸基热塑性弹性体的制备结构与性能关系研究

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作者：侯家瑞青岛科技大学

学位级别：硕士

热塑性弹性体是一种兼具橡胶高弹性和塑料热塑性的材料,可重复加工利用。用环境友好型高分子取代传统的石油基塑料已成为高分子材料的一大发展趋势。聚乳酸具有生物相容性,是一种可降解的环境友好型高分子。本课题就是以生物材料聚乳酸... 详细信息

热塑性弹性体是一种兼具橡胶高弹性和塑料热塑性的材料,可重复加工利用。用环境友好型高分子取代传统的石油基塑料已成为高分子材料的一大发展趋势。聚乳酸具有生物相容性,是一种可降解的环境友好型高分子。本课题就是以生物材料聚乳酸、可降解聚氨酯弹性体为原料,利用动态硫化技术制备了聚乳酸基共混型热塑性弹性体。本文主要讨论了配方、工艺条件及增容剂三个方面对于制备PU/PLATPV性能与形态的影响。首先通过调控聚乳酸的用量,制备了“软质”与“硬质”两种PU/PLATPV,其中聚乳酸用量从40份增加至80份,材料硬度级别从24邵D上升至60邵D,拉伸强度从***增加到20.0MPa,断裂伸长率皆大于300%;通过改变交联剂用量,控制聚氨酯弹性体分散相的粒径与分散度,当交联剂用量为2.0份时,材料的力学性能最佳,拉伸强度高达22.4MPa,并且通过偏光显微镜观察聚乳酸的结晶形态,晶体尺寸细小、均匀。然后利用Haake转矩流变仪中" Torque-Time "曲线表征动态硫化过程;将动态硫化分为：塑料熔融、橡胶相交联、橡胶相破碎及橡胶相粒径细化四个阶段。通过控制硫化时间,制备不同动态硫化阶段的样品,发现延长动态硫化时间,促进聚氨酯橡胶相在聚乳酸中的均匀分散,PU/PLATPV材料模量、力学强度提高,并且通过偏光显微镜观察聚乳酸结晶过程,发现动态硫化时间增加,聚乳酸结晶速度加快,晶体尺寸细小且分布均匀。最后通过溶解度参数法及玻璃化温度转变法,确定聚乳酸与聚氨酯为部分相容共混体系,由于聚乳酸及聚氨酯的端羟基(R-OH)均含有活泼氢,异氰酸酯极易与含有活泼氢的化合物发生反应,因此以MDI为PU/PLA共混体系的增容剂,利用反应增容动态硫化技术制备了共混型聚乳酸热塑性弹性体。结果显示MDI对聚氨酯／聚乳酸热塑性弹性体具有明显的增容效果,各项力学性能随MDI用量增加而提高。

关键词：聚乳酸聚氨酯生物基弹性体动态硫化过程结晶性能 2,4-二苯甲基二异氰酸酯增容反应

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