拓扑结构离子液体齐聚物对聚乳酸/聚己内酯聚集态结构影响及其界面调控机理的研究

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本文通过共混的方法分别制备了线性带有离子液体基元的PEG齐聚物(LIL)和三臂星形带有离子液体基元的PEG齐聚物(TSIL)与聚乳酸的共混物,并研究了通过结晶动力学发方法研究了离子液体齐聚物中离子基元与PEG基团对聚乳酸结晶协同作用的影响影响。在实验过程中,我们使用差示扫描量热仪(DSC)分别对以上两种样品的等温及非等温结晶过程进行了表征。并使用Avrami和莫志深的结晶动力学模型对所得到的数据进行了拟合,得到了相对结晶度(Xt)、半结晶时间(t1/2)和结晶速率参数(K)等动力学参数。实验还通过熔融共混的方法制备了聚乳酸/聚己内酯共混物,并使用扫描电子显微镜和平行板流变仪研究了共混物的相行为,同时,利用设计合成出的嵌段共聚物(PEG-b-PCL)及离子液体化的嵌段共聚物(PEG-b-PCL(IL))对PLA/PCL共混物进行改性。研究了两种界面调控剂的加入对PLA/PCL共混物力学性能的影响。  实验结果表明:(1)线性带有离子液体基元的PEG齐聚物(LIL)和三臂星形带有离子液体基元的PEG齐聚物(TSIL)都可以促进聚乳酸的结晶动力学过程,但三臂星形聚乙二醇基咪唑基离子液体齐聚物(TSIL)由于枝化结构导致的为相分离,使得其与聚乳酸链段的作用效果没有线性的强,因此对结晶的促进作用也没有线性聚乙二醇基咪唑基离子液体齐聚物(LIL)的明显。(2)两种离子液体齐聚物对聚乳酸结晶过程的影响分为两个部分,均抑制了聚乳酸的成核行为但大大促进了聚乳酸球晶的生长速度。同时实验结果也证明莫志深的方程可以很好的描述该体系的非等温结晶动力学过程。(3)对于PCL/PLA共混材料,形态表征的结果表明该体系为典型的热力学不相容体系,基体两相界面清晰、界面粘结松散。体系不相容的相形态强烈依赖于基体组分比,随PLA浓度的增加体系依次表现出球形液滴分散、纤维状分散以及双连续的相形态直至相反转,而相反转的临界值,聚乳酸的质量分数大约为60 wt%;(4)由于PEG-b-PCL的含有mPEG和PCL链段,使得其可以在两相界面处分别与两种基体的分子链进行缠结,但超过一定含量后,其自身会形成胶束,影响最终的界面调控效果;(5) mPEG-b-PCL的加入可以在不影响模量与拉伸强度的前提下,大幅提高PLA/PCL共混物的断裂伸长率,提高共混物的力学性能。
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