可生物降解聚乳酸基纳米复合材料制备及性能的研究.pdf

图书分类号: 国际图书分类号: 679 工学硕士学位论文可生物降解聚乳酸基纳米复合材料的制备及性能研究硕士研究生: 雷海芬导师: 王鹏教授申请学位: 工学硕士学科、专业: 环境科学与工程所在单位: 市政环境工程学院答辩日期: 2007 年 7 月授予学位单位: 哈尔滨工业大学 Classified Index : :679 Dissertation for the Master’s Degree in Engineering STUDY ON PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF BIODEGRADABLE PLA-BASED POSITES Candidate : Lei Haifen Supervisor : Prof. Wang Peng Academic Degree Applied for : Master of Engineering Specialty : Environmental Science and Engineering Affiliation : School of Municipal and Environmental Engineering Date of Defence : July , 2007 Degree-Conferring-Institution : Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要可生物降解高分子材料的研究开发是解决石油基塑料对环境“白色污染”的有效方法之一。其中,聚乳酸以其优良的生物降解性能,可加工性等优点已成为可生物降解高分子材料的主流产品。本研究针对目前聚乳酸应用过程中存在的主要问题:韧性差( 属于脆性形变) ,强韧性不平衡,高分子量聚乳酸不易降解等缺点,对其进行改性研究,制备出强度韧性平衡,力学性能达到使用要求的,可生物降解性聚乳酸基纳米复合材料,并对该复合材料中各组分对其力学性能,结构以及生物降解性的影响进行了系统研究。本实验在单螺杆挤出机上熔融插层制备了聚乳酸/ 有机蒙脱土(PLA/ OMMT) 纳米复合材料,并利用稀土氧化物(La 2 O 3 ) 表面处理有机蒙脱土得到 La-OMMT ,提高了蒙脱土与聚乳酸基体的相容性和界面粘结性,制备出了 PLA/La-OMMT 纳米复合材料,然后加入增塑剂进行增塑改性聚乳酸。同时探讨了有机蒙脱土(OMMT) 加入量,不同 OMMT 的种类, La 2 O 3 和OMMT 的质量比,稀土表面处理有机蒙脱土(La-OMMT) 的加入量,增塑剂的加入量,不同增塑剂的种类对聚乳酸基纳米复合材料力学性能的影响,并通过实验确定了有机蒙脱土的种类,增塑剂的种类以及它们的最佳添加量。通过 SEM , XRD 以及 TEM 分析了聚乳酸基纳米复合材料的微结构, 为材料性能的的研究结果提供最直接的解释,探讨了聚乳酸基纳米复合材料的增强增韧机理。结果表明,以剥离状态存在的 La-OMMT 主要起到了增强作用,而加入的聚乙二醇(PEG) 起到了增韧作用,强韧结合使聚乳酸基纳米复合材料的应用范围扩大。对本文已制备好的,具有优良力学性能的聚乳酸基纳米复合材料进行了生物降解行为及降解机理的研究。分别在活性污泥和土壤培养液的微生物降解作用下,考察了聚乳酸基纳米复合材料随时间的失重率,粘均分子量的变化规律,观察了聚乳酸基纳米复合材料在降解前后的形貌,同时探讨了聚乳酸基纳米复合材料的生物降解机理,研究了聚乳酸基纳米复合材料中纳米 La-OMMT 粒子和亲水性 PEG 的对材料降解行为的影响,发现这两种组分的加入加快了聚乳酸基纳米复合材料的生物降解。关键词 可生物降解;聚乳酸;聚乳酸基纳米复合材料;有机蒙脱土 I 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 Abstract The exploration and application of degr adable polymer have e one of the most effective solutions for petroleum-based plastic waste problem. Thereinto, poly(lactic acid)(PLA) have many merits such as excellent biodegradability, processability, simple manufacture fl ow and have e the main product among degradable polymers. Aimed at the problems of the application of P