《聚乳酸碳酸钙复合材料的结晶性能研究-毕业设计(论文)开题报告(学生用)p10》由会员分享，可在线阅读，更多相关《聚乳酸碳酸钙复合材料的结晶性能研究-毕业设计(论文)开题报告(学生用)p10（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、毕业设计(论文)开题报告学生姓名学生姓名: : 学号：学号： 所在学院：所在学院： 专业专业: : 设计设计( (论文论文) )题目：题目：聚乳酸/碳酸钙复合材料的结晶性能研究指导教师指导教师: : 2012 年 3 月 20 日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述” ）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签
2、署意见；3 “文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15 篇（不包括辞典、手册） ；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标 GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004 年 4 月 26 日”或“2004-04-26” 。毕业设计（论文）开题报告毕业设计（论文）开题报告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000 字左右的文献综述：文献综述文献综述一、聚乳酸的特性及应用聚乳酸1-2是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且
3、可以再生。单个的乳酸分子中有一个羟基和一个羧基，多个乳酸分子在一起，-OH 与别的分子的-COOH 脱水缩合，-COOH 与别的分子的-OH 脱水缩合，就这样，它们手拉手形成了聚合物，叫做聚乳酸。聚乳酸也称为聚丙交酯，属于聚酯家族。聚乳酸的生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，因此是理想的绿色高分子材料。乳酸（HOOCCH（CH3）nOH）的热稳定性好,加工温度 170230,有好的抗溶剂性，可用多种方式3-6进行加工，如挤压、纺丝、双轴拉伸，注射吹塑。由聚乳酸制成的产品除能生物降解外，生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好，光华伟业开发的聚乳酸（PLA）还具有一定的
4、耐菌性、阻燃性和抗紫外性。PLA 一般为线性分子，相对分子质量一般较小7，且相对分子质量分布较宽，这就决定了 PLA 只是一种强度中等的材料，韧性较差，缺乏柔性和弹性，极易弯曲变形。但是现在 PLA 有时要求其具备较高的强度，比如要被用于临床医学，作为骨修复材料。因此，目前人们都在想各种办法来制得相对分子质量较高8，相对分子质量分布较窄的 PLA。生物医学上的应用，PLA 最早是作为外科手术缝合线使用于生物医学领域。由于其生物降解性，在伤口愈合后自动降解并吸收，无需二次手术，投放市场后立即受到青睐。用 PLA 及其共聚物制得的载药微球，在药物的缓释、靶向释放及增长药效等方面，都有很好的效果。P
5、LA 具有较高的初始强度和承载能力，能作为骨折内固定材料，如骨夹板、骨螺钉，植入后在创伤愈合过程中缓慢降解。PLA 也可以作为组织修复材料在初期或一定时间内培养组织细胞，使细胞生长成组织、器官，再在相当长的时间后完全降解。在工农业9上的应用，日本电气公司开发出一种以 PLA 为主要成分的塑料，它具有优异的自阻燃特性，能广泛用于各种电子产品。它的耐热性、加工性和强度等性能与传统聚碳酸酯商务机外壳类似，使得它不仅能应用于计算机外壳，而且可以在液晶投影机等高温工作下的设备中使用。日常生活领域的应用，PLA 材料可以用来生产一次性快餐盒、托盘、饮料容器和垃圾袋等日常生活用品。PLA 薄膜有高透明度、高
6、光泽度等优点，同时具有持久宜人香味和优质的透气性，可以使面包、油炸圈等保持新鲜，作为食品包装材料10-11广泛应用。近年来,研究人员对 PLA/MMT 复合材料12进行了大量而深入的研究。相比单一组聚合物而言,MMT 的加入可以提高聚合物的模量、强度、耐热性、气体阻透性和阻燃性能，并且可以有效提高生物降解塑料的生物降解性能。二、聚乳酸及其复合材料及其结晶行为PLA 的聚合单体乳酸为对映异构体13，因此 PLA 具有左旋(PLLA)，右旋(PDLA)和聚消旋(PDLLA)三种异构体。其中，PLLA 和 PDLA 均为热塑性结晶性12聚合物，结晶度可高达 60%；PDLLA 为非结晶性聚合物。非结
7、晶性 PLA 的 Tg 为 50-60。低于该温度，非晶性 PLA 的弹性模量约为 3GPa，呈刚性和脆性，塑性变形能力很低。结晶性 PLA 的 Tg=67，Tm=180，与非结晶性 PLA 相比，具有更高的弹性模量，较小的可变形性。结晶形态既影响 PLA 的力学性能，也影响其降解速度。由于晶区中PLA 分子链排列规整紧密使 PLA 结晶更完善有利于改善其力学性能和延缓降解速度，同时还能提高薄膜的透气性、耐热性、热稳定性等性能。但半晶性的 PLA 由于结晶速率很慢，通过注塑制得的产品常呈非晶态，大大降低了产品强度，限制了 PLA 的应用。另一方面，并非结晶度越高越好，高结晶度 PLA 硬而脆，
8、不利于后续加工；降解12时间也会过长。PLA 的结晶形态，结晶形态主要有球晶、单晶、孪晶、微纤晶和串晶。晶体形态与晶体生长环境有关。研究发现，静态熔体结晶主要为球晶形态，球晶尺寸与所受热历史密切相关。熔融静态结晶温度越高，球晶尺寸越大。对熔融静态结晶的 PLA 进行退火处理后，球晶尺寸随退火温度升高和时间增长而增大。影响 PLA 结晶的因素14：1、分子结构PLA 分子结构和相对分子质量对其结晶行为有重要影响。不同等规度的 PLA 结晶能力不同。全同立构 PDLA 和 PLLA 具有半结晶性，而间同立构的 PDLLA 和内消旋PLA 为非结晶性聚合物。经过氧化物支化处理后的 PLLA 和线性
9、PLLA 虽具有相同结晶度，但经低速率拉伸后，支化 PLLA 具有更快的结晶速率。不同相对分子质量的PLA 结晶能力也有所不同。2、温度场PLA 结晶温度范围在 65-160,温度对 PLA 结晶动力学有重要影响。不少学者采用带热台的偏光显微镜，原位观察 PLA 熔体结晶过程。熔体静态结晶时，PLA 主要形成球晶。DiLorenzo 发现 PLLA 在熔体静态等温结晶时，在 100-118结晶速率很快，主要因为晶体在径向方向大的生长速率而致当结晶温度在熔点和玻璃化温度附近时，PLLA 结晶速率则很慢。3、应力场应力场会影响 PLA 结晶速率、结晶形态和晶型转变等。研究发现，无定形 PLLA在低
10、温（80、90、100）拉伸时，结晶速率快，且形成高度取向的晶体。而在较下拉伸时，结晶速率慢，形成的晶体取向程度低。4、辐射由于降解性能对 PLA 应用有重要意义因此，为了解降解机理，一些学者研究了高能射线下 PLA 降解行为。发现经 射线照射后，PLA 主链会发生断裂或交联，具体情况主要取决于射线的能量。一般认为链断裂可发生在晶区和非晶区。研究发现主链的断裂提高了结晶速率，主要因为聚合物结晶能力依赖于分子链规则排列的能力，当分子链段较短时，分子链缠结点减少，更易结晶。由于射线会破坏晶区，而使结晶度下降。聚乳酸的复合材料有许多种，有聚乳酸/蒙脱土复合材料15、聚乙二醇/聚乳酸复合材料、聚乳酸/
11、三醋酸甘油酯复合材料等。其中聚乳酸/蒙脱土复合材料，OMMT 对PLA 的结晶过程有双重影响,一方面,它起成核剂的作用,促进 PLA 的结晶过程，另一方面，它又会阻碍 PLA 分子链的扩散运动,使晶体生长过程受到阻碍。OMMT 对 PLA结晶性能的影响与其含量有关，当其含量较低时(5.0%)，它对 PLA 的晶体形态无显著影响，但 PLA 的半径生长速率随 OMMT 含量的增高而增高；含量为 5.0%时，OMMT对 PLA 结晶性能的改善可以达到最佳效果；当 OMMT 含量大于 5.0%时，PLA 晶体缺陷增加，晶体半径生长速率随 OMMT 含量的增加而有所下降。无论是纯 PLA 还是PLA/
12、OMMT 纳米复合材料，其结晶速率随等温结晶温度的升高而降低；相同等温结晶条件下，PLA/OMMT 纳米复合材料中 PLA 晶体的堆砌更密集，晶体数量更多，晶体尺寸更小。聚乙二醇/聚乳酸复合材料，分为等温结晶，其中等温结晶16，采用聚乙二醇 PEG对 PLA 进行增塑，结果表明，PEG 增塑 PLA 后，它的断裂伸长率和结晶速率都明显提高陈，说明 PEG 对改善 PLA 的脆性是有效果的。由于 PLA 是结晶性聚酯，因此它的性能与它自身的结晶行为密切相关。如何有效的控制它的结晶行为对改善 PLA 的加工过程和提高 PLA 的性能都有着重要意义。在相同结晶温度下，随着 PEG 摩尔质量的增加,结
13、晶诱导期变短，结晶速度增大。结晶活化能的绝对值是随着 PEG 摩尔质量的增加先减小后增加，PLA/PEG2000 体系的结晶活化能绝对值最小，为186.63KJ/mol。用 Avrami 方程研究 PLA/PEG 体系，发现 PEG 摩尔质量对 n 值的影响不大，说明不同摩尔质量 PEG 增塑 PLA 体系等温结晶过程的成核机理和生长方式相似。非等温结晶17，采用聚乙二醇(PEG)对 PLA 进行增塑后，能明显提高聚乳酸的断裂伸长率和结晶速率，对于像聚乳酸一类的结晶性聚合物，其性质强烈依靠处理过程中形成的结构。实际处理过程中，如挤出，成膜生产等，通常都是在动态非等温结晶条件下进行。因此定量研究
14、其非等温结晶过程是必要的。对比纯 PLA 及不同分子质量PEG 增塑 PLA 体系在不同降温速率下的熔融结晶过程的热焓变化曲线发现：PEG 的加入明显提高了聚乳酸的结晶速度。在相同的冷却速率下，当冷却速率大于或等于20K/min 时，随着 PEG 分子质量的减少，PLA 结晶峰明显趋于平缓，PEG 分子质量的提高有助于减小 PLA 晶体完善程度的差异；当冷却速率小于或等于 10K/min 时，各种PLA/PEG 体系的结晶峰范围区别不大，即晶体完善程度的差异相近。用莫志深理论分析 PLA/PEG 体系，得出 F(T)值随着 PEG 分子质量的减小而增大，即在非等温结晶过程中，PLA 的结晶速度
15、随着 PEG 分子质量的增加而升高。聚乳酸/三醋酸甘油酯复合材料18，PLA 的不足之处是无法克服的脆性，目前多采用加入韧性较好的高分子如 PCL 等、添加小分子增塑剂如 TAc 等对其进行增韧改性。由于 PLA 是半结晶性聚酯，因此它的性能与其结晶行为密切相关。TAc 的添加使 PLA的玻璃化转变温度及熔融温度下降，并使 PLA 的结晶度增加，当 TAc 含量添加至 25%时，PLA 的结晶度由 0.06%增加至 41.30%。发现结晶温度降低，PLA/TAc 的抗张强度升高，断裂伸长率降低；结晶温度越高，球晶生长速率减小。随着 TAc 的添加,PLA/TAc 的抗张强度逐渐降低，断裂伸长率
16、逐渐升高，当 TAc 添加至 25%时，PLA/TAc 的断裂伸长率上升到最大；TAc 的增加促进了 PLA 球晶的生长，但是并没有改变 PLA 的晶型。三、我们的工作：关于聚乳酸复合材料的结晶性能研究通过以下三种主要的结晶分析方法19-21来研究聚乳酸复合材料的结晶性能：1、差示扫描量热(DSC)分析，ZF-DSC-D2 型(上海祖发实业有限公司)DSC 差示扫描量热计分析 PLA 及 PLA/CaCO3复合材料的结晶及熔融过程。在 N2保护下将样品从室温以 10/min 速度升至 200，保温 5min 以消除热历史，再以 5/min 速度降至30，最后再以 10/min 速度升温至 200，测定样品的结晶和熔融过程。2、晶体形态及生长速率分析，通过型号 LW-200-4JS(上海里万公
