PLA的抗冲击性和耐热性差,在室温下是一种脆的热塑性材料。加入结晶成核剂、无机填料和其他生物降解高分子共混可以提高PLA的抗冲击性和耐热性。领完,通过拉伸改变取向度和结晶度有可能提高膜或片状物的抗冲击性和耐热性,同时保持其透明度。
改善PLA的结晶性能:
PLA是一种具有160℃~180℃较高熔点的结晶性高分子,但通过注塑成型方法得到的PLA制品的热变形温度只有58℃左右,远远低于通用塑料PS和PP。其主要原因是PLA虽然是结晶性高分子,但是在实际成型过程中几乎不结晶。
PLA耐热性差正是由于PLA结晶速率非常慢引起的。一般高分子的结晶速率与分子链段的运动能力和二次成核概率有关。
PLA的酯基之间只有一个甲基碳原子,分子链成螺旋结构,与同时聚酯的PBT及PET相比,分子链的活动性非常低。因此,除了在薄膜和纤维成型加工中通过拉伸取向提高二次成核概率从而促进PLA结晶以外,单纯的挤出成型、注塑成型或热成型中,PLA几乎不能结晶。
加入结晶成核剂:
在PLA的工业应用中通常添加结晶成核剂,它可以大大提高结晶成核密度,加快结晶速度,提高结晶度,还可以提高制品的耐热性、成型性等性能。成核剂的熔点应该比PLA高,并与PLA有一定的相容性。
01、在无机化合物中,滑石粉、二氧化硅等是常用的成核剂。在90℃时,PLA结晶速率随着滑石粉含量从2%-21%增加二上升,而在105℃,PLA结晶速率随着滑石粉含量增加而上升后下降,在滑石粉含量11%时成核效果达到最大值。
02、在有机化合物中,金属磷酸盐的成核作用最好,尤其是4,6二叔丁基苯基磷酸钠或氢氧化2,2-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸钠盐和铝盐更为明显。
与成核剂协同作用的PLA结晶促进剂主要有高级脂肪酸酯、脂肪酰胺。这类化合物中有的还具有增韧、增塑、脱模作用,能改善制品的表面光泽度。使用时可以选取其中的一种或两种以上组合。
加入填料:
在玻璃纤维增强PLA体系中,随着玻璃纤维含量的增加,材料模量提高,增强PLA的热变形温度也随之增高。研究发现,如果使用长玻璃纤维增强PLA,并且在成型制品中玻璃纤维的平均长度在2.0mm以上,可以制备高刚性、高强度、高耐冲击性以及高耐热性的PLA材料。
滑石粉添加添加量最好为总质量的5%-25%,滑石粉含量太少,对耐热性提高效果不显著;滑石粉的含量过高,材料变脆,抗冲击性能下降。
滑石粉最好经过环氧树脂乳液或聚氨酯树脂乳液进行表面处理,这样可以保证滑石粉与基体PLA树脂之间存在较强的结合性,既提高材料的热变形温度,又提高冲击强度。
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