纤维素对聚乳酸的改性研究(2)

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1.3.2 聚乳酸的改性 .. 7

1.3.3 聚乳酸/纤维素及衍生物的共混研究 8

1.4 聚乳酸共混体系的相容性 9

1.4.1 共混物的相容性 . 9

1.4.2 共混物的增容方法 . 10

1.4.3 聚合物相容性的研究方法 . 11

1.5 本课题的研究目的、意义和主要内容 .. 11

2 实验部分 .. 12

2.1 实验原料 .. 12

2.2 实验仪器及设备 12

2.3 样品的制备及工艺 . 12

2.3.1 材料预处理 . 12

2.3.2 材料的制备 . 12

2.4 结构与性能检测。

2.4.1 力学性能 1 。

2.4.2 流动性能测定 14

2.4.3 XRD 分析结晶形态 .. 1 。

2.4.4 扫描电子显微镜观察断面形态 1 。

3 结果与讨论 . 。

3.1 PLA/MC共混体系的力学性能。

3.2 PLA/MC共混体系的流动性能 .. 19

3.3 PLA/MC共混体系的结晶形态。

3.4 PLA及PLA/MC共混体系的断面形态。

4 结论 24

致谢 25

参考文献 . 。
1. 绪论 1.1 引言如今，虽然塑料给人类的发展带来了很多便利，但其大量使用也带来了许多问题：塑料废弃物的增加，产生了白色污染，给环境带来了很大的问题。再者，经济的迅速发展导致能源的需求量也越来越多，一些不可再生能源，例如：煤炭，石油，天然气等化工原料也正面临着枯竭。对于能源与环境问题，人们正日益重视。这些问题激励着人们找到更多新的资源来取代化工能源。在中国，我们倡导可持续发展，许多学者和科研人员致力于可再生资源以及生物性能优良的材料的研究与开发。纤维素是世界上最丰富的天然有机物，甲基纤维素的优点是生物降解性好，生物相容性优良，且价格低廉。纤维素及其衍生物在纺织、轻工、化工、石油、国防、医药、能源、生物技术和环境保护等部门应用十分广泛。由于石油能源的大量使用，环境污染严重，纤维素这种可持续发展的资源应用越来越受重视。聚乳酸（PLA），具有非常好的力学性能，不错的生物降解性、生物相容性，在医学领域受到广泛的使用。但是由于它制备工艺复杂，生产成本较高，质脆，韧性差，热加工性能差等缺陷，在应用领域受到很大的限制。为了改善 PLA的性能，使它具有与价格低廉，柔韧性能好的高分子竞争的优势，所以对PLA 进行共混改性，来获得性能优异的、可降解的材料[1~3]。本课题是通过MC 和PLA的共混来改善共混物的可降解性，从而获得环境友好型材料。
1.2 甲基纤维素甲基纤维素（MC）是一种重要的非离子型纤维素醚类衍生物，是重要的纤维素醚之一，它是以天然纤维素为原料，经过碱化、醚化反应生成，是天然纤维素经化学改性而得到的具有醚结构的衍生物[4]。改性后分子链上的羟基可以生成盐，即羟甲基纤维素钠，简称MC。在建筑材料和涂料中可以做乳化剂、悬浮剂、稳定剂，并且具有环保、可再生、高强度等优点。
1.2.1 甲基纤维素的制备甲基纤维素(MC)最早在实验室以碱化的纤维素与硫酸二甲酯反应制备而成的。由于硫酸二甲酯的剧毒，所以醚化剂使用氯化甲烷取代并一直沿用至今[5]。碱纤维素与氯代甲烷反应是一个放热过程，并有副反应生成，反应式如下： R-cell + NaOH + CH3Cl R-cell-OCH3 + NaCl + H2O过量的CH3Cl 与碱反应： CH3Cl + NaOH CH3OH + NaCl CH3Cl + H2 CH3OH + HCl NaOH NaCl + H2O 当甲醇浓度在反应体系中过多时，生成副产物甲醚。与其他纤维素醚的制备一样，甲基纤维素的制备分为两步，纤维素的碱化和醚化。纤维素不经过处理不能与醚化剂反应，必须经过处理得到碱纤维素之后，才能顺利进行醚化反应。其中溶剂化剂为水，溶胀剂为NaOH。其中，溶胀剂的作用是在纤维素的反应阶段提供碱性环境，均匀溶胀的纤维素有利于醚化剂扩散到反应中心进行反应。水作为载体，使醚化剂易于渗透，并且作为醚化剂的稀释剂。在没有水的情况下，几乎不进行醚化反应。反应重点所达到的NaOH 的浓度，决定了甲基纤维素所需取得的取代度，一部分反应剂与NaOH反应，最后碱的浓度取决于开始时的浓度源Y自Z优尔W.论~文'网·www.youerw.com、生成的水、加入的氢氧化钠的量和消耗的量。在大多数的反应当中，当氢氧化钠的浓度下降到30%和取代度DS=2.0以上时，反应就停止。水、搅拌的形式和程度，以及温度对取代度都有影响。醚化的效率随水的浓度的增加而降低。一方面反应剂水解为副产物，另一方面溶胀剂的碱浓度是以高度的动力来推动整个醚化反应。所以，水的增加会使得碱的浓度降低，减弱了反应的推动力。另外，改变反应过程的时间、温度、压力，将影响产品的物理性能。