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1、哈尔滨商业大学毕业设计（论文）哈尔滨商业大学毕业设计（论文） PLA与EMA复合板材的制备及印刷适性的研究学 生 姓 名 学 号 指 导 教 师 专 业 印刷工程 学 院 轻工学院 二XX年六月八日摘 要聚乳酸（PLA）具有诸多的优良性能，但也存在着一些缺点，如性脆、断裂伸长小、韧性差、热稳定性差、成本高等, 这无疑的限制了其使用范围。本文采用熔融挤出法，在聚乳酸PLA的制备中添加不同含量的EMA（乙烯-丙烯酸甲酯共聚物）以研究其复合材料的力学和印刷性能，确定EMA的最佳填充量，采用万能试验机、UJ-40冲击试验机对复合材料的力学性能、印刷性能进行表征，以便对其进行增韧、增强、先后完成拉伸试验
2、、冲击强度试验、表面张力试验、样品丝网印刷效果等一些的研究。实验结果表明：随着乙烯丙烯酸甲酯的增加，试样承受的最大载荷慢慢减小，含EMA为25%时，载荷最小为1638.57N，当式样中EMA的含量为15%时，冲击强度已经达到最大为6.0155kJ/cm2且式样没有发生断裂。这说明当乙烯丙烯酸甲酯含量为15%时材料的抗冲击强度最好。当EMA含量为5%时达到最大值为2154.29MPa，这表明填充一定量的乙烯丙烯酸甲酯有可能增加了复合材料分子间的结合力。EMA含量为100%时达到断裂伸长率的最大值为7.58%，表明乙烯丙烯酸甲酯能够有效提高材料的柔韧性。通过火焰法对复合材料表面处理后，材料表面张力
3、值随着EMA含量的增加先增加然后降低，当EMA含量为15%时，表面张力最大为41达因，当含15%EMA的试样加入油酸时表面张力值最大为43达因，表明油酸的添加可以影响材料的表面张力。在PLA中EMA含量为15%的复合板材样品印刷适应性最好，并且印刷效果明显增强，其表面张力也是最大的，加入油酸后，效果更加明显，并且印刷适性最好。关键词：聚乳酸（PLA）；EMA；油酸；印刷表面张力；冲击强度Abstract Poly (lactic acid) (PLA) has many excellent properties, but there are also some shortcomings, su
4、ch as small brittle, elongation, toughness is poor, poor thermal stability, high cost, which undoubtedly limits the its scope of application. The synthetic method, in poly lactic acid preparation add (ethylene methyl acrylate copolymer) with different contents of EMA to study mechanical and printing
5、 performance of the composite, EMA to determine the best filling volume, single light type universal testing machine, UJ-40 impact testing machine on the mechanical properties of the composite materials and printing properties were characterized by, in order to carry on the toughening and reinforcin
6、g etc. some modification research. The tensile test, impact strength test, surface tension test, and the test of the effect of the printing were finished.Experimental results show that with the increase of ethylene methyl acrylate, the sample under the maximum load is gradually reduced, with EMA was
7、 25%, the load minimum 1638.57N. When the style of EMA in the content of 15%, impact strength has reached maximum 6.0155kJ/cm2 and style does not fracture. This shows that the impact strength of the material is the best when the content of ethylene is 15%. Surface tension values with the increase of
8、 EMA content increased first and then reduce. When the EMA content is 15%, the surface tension of the largest 41 dyne. When the containing 15%EMA sample adding oleic acid surface tension value maximum for 43 dyne, showed that oleic acid added can affect the material surface tension. In PLA EMA conte
9、nt is 15% of the composite plate sample printing adaptability best and printing effect is obviously enhanced, the surface tension is also the largest, adding oleic acid, the effect is more obvious and printability of the best.Keywords: poly lactic acid (PLA); EMA; oleic acid; printed surface tension
10、III目 录摘 要IAbstractII1 绪 论11.1 聚乳酸在国内的基本情况及其国内外现状11.1.1 聚乳酸国内的基本情况11.1.2 聚乳酸国外发展状况21.1.3 聚乳酸国内发展状况21.2 聚乳酸国内外研究现状31.3 聚乳酸研究意义52 实验材料及原理72.1 实验仪器72.2 实验材料72.3 聚乳酸样品制备72.4 拉伸实验样品制备及步骤82.4.1 实验样品制备82.4.2 实验步骤82.5 冲击强度实验原理及步骤92.5.1 实验原理92.5.2 实验样品制备92.5.3 实验步骤92.6 表面张力实验原理及步骤102.6.1 实验原理102.6.2 实验步骤112.7
11、 油墨附着力实验原理及步骤122.7.1 实验原理122.7.2 实验步骤122.8 红外光谱实验原理及步骤122.8.1 实验原理122.8.2 实验步骤123 实验数据分析143.1 拉伸实验数据分析143.1.1 PLA复合材料中不同乙烯丙烯酸甲酯含量的位移载荷关系143.1.2 PLA复合材料中乙烯丙烯酸甲酯含量与断裂强度的关系143.1.3 PLA复合材料中乙烯丙烯酸甲酯含量与抗拉强度的关系153.1.4 PLA复合材料中乙烯丙烯酸甲酯含量与屈服载荷的关系163.2 冲击强度实验分析163.3 表面张力实验173.4 印刷适应性193.5 红外光谱分析24结 论26参考文献27致 谢
12、29301 绪 论1.1 聚乳酸在国内的基本情况及其国内外现状1.1.1 聚乳酸国内的基本情况在我国，聚乳酸产业的发展相对来讲比较滞后，但产业发展速度还是较快的。自2000年以来中科院长春应化所重点着力放在聚乳酸的重大研究的方向上，并且与浙江海正集团一起开展了联合攻关研究，历时7年多，经过的不懈努力，聚乳酸研究的课题组深入开展从乳酸到丙交酯的单体制备及其聚合所得到聚乳酸最佳的反应条件和工艺的探索，并且将丙交酯的回收率从90%提高至97%；设计合成了具备自主知识产权的适用于低聚乳酸裂解并制备丙交酯单体及本体聚合的催化剂。他们使用L-乳酸为起始原料，通过若干步骤的化学合成和聚合的方法，优化制备工艺
13、条件，进行生产设备的改造，最终得到可工业应用及生产的聚L-乳酸树脂（PLA）及PLA一次性应用制品。PLA的基本物理性能基本可达到国外同类产品的指标，提供了合理的技术参数来万吨级产业化生产。该项目起于2008年投产，聚乳酸生产线已实现5000吨/年的批量生产，60%的产品出口欧洲和日本等国家。除海正公司外，江西武藏野生物化工有限公司及南通九鼎生物工程有限公司都分别有3000吨的年生产力。南通九鼎生物工程有限公司今年的预计将产量扩大到20000吨的年生产力。同时不容忽视的是汕头市成祥高聚物科技有限公司和罗宾生化科技有限公司，他们的公司并不生产原材料但能提供改性的聚乳酸原料及成品的实力惊人，竟达到
14、了25000吨，。这两个公司分别是美国的Nature Works公司和Shinoka公司的技术支持着。除此之外，深圳市的光华伟业实业有限公司及上海的同杰良生物材料有限公司也是两家专门生产且提供聚乳酸原材料和产品厂家，其中的有公司称其拥有乳酸最新技术和聚乳酸技术。这个公司是上海同杰良生物材料有限公司，但目前尚未实现规模化生产。宁波环球生物材料有限公司由美国CDP公司提供技术支持，是一家外商投资企业。并专门进行聚乳酸的改性和产品的研究，目前在流延薄膜加工上在寻求加工工厂，每月可提供流延膜加工的原料高达200吨，由此可知该公司的实力，每年能提供的原料量2400吨左右不是问题。最后，安徽蚌埠的丰原集团
15、值得注意的是该公司的L-乳酸产量在亚洲是最大的，据悉给国内几家生产聚乳酸的厂家提供原料。但该公司目前只提供L-乳酸及其盐类系列产品，聚乳酸技术尚在研制当中。毫无疑问，如果安徽丰原加入聚乳酸生产企业的行列，仅在这些原料成本上就足以对其它类似提供原料的企业构成威胁。1.1.2聚乳酸国外发展状况美国和日本的科学家早期在20世纪30年代末时，就开始进行了聚乳酸合成的研究，因其原料成本高，所以一直未得到推广。直到20世纪80年代，由于有石油短缺和环保压力，促使世界上对生物可降解的材料研究和发展再次活跃起来。日本的钟纺合纤公司是在玉米深加工的技术中进行研制聚乳酸的。美国的卡吉尔道（Cargill-Dow）聚合物公司也名列其中。早在20世纪60到70年代，在生物可降解塑料筛选过程中发现聚乳酸生物可降解性的是日本的钟纺合纤公司。Cargill-
