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材料与能源工程学院刘伟和张纯发表研究论文《通过三种策略灵活控制聚乳酸的多晶性能并改善其发泡行为》
来源: 发布日期:2022-05-09 浏览次数:

本网讯  日前,材料与能源工程学院刘伟教授和张纯教授在ACSOMEGA上发表了题为《通过三种策略灵活控制聚乳酸的多晶性能并改善其发泡行为》(Flexibly Controlling the Polycrystallinity and Improving the Foaming Behavior of Polylactic Acid via Three Strategies)的研究论文。

论文截图

控制材料的可发性是制备高性能聚乳酸(PLA)泡沫的关键。为了达到这一目的,通常使用扩链来改善PLA树脂的流变性能;然而,尽管这种方法可用,但它通常会对PLA的生物降解性产生负面影响,并大大增加加工成本和复杂性。因此,我们报道了一种特殊的结晶诱导方法来设计具有可调节的发泡结构和高膨胀率的PLA泡沫。一种新的结晶促进剂组合(D-山梨醇、超临界CO2和苯基膦酸锌盐)用于诱导PLA,以增强链相互作用力和链活动能力,并提供结晶模板。获得了一系列结晶度可调的立体络合物(Sc)/α和快速非等温结晶能力的PLA。研究了不同结晶性能对PLA发泡行为的影响。结果表明,合适的结晶条件(球晶尺寸小、结晶度6%和快速结晶能力)有助于优化泡孔结构,最高泡孔密度达到4.36×106 cell/cm3。当Sc结晶度高于10%时,PLA具有优异的发泡性能,可获得16.2的高发泡膨胀率。通过改变发泡温度和结晶性能,还可以获得多种形态的PLA泡沫。本研究所提出的结晶诱导方法为控制PLA泡沫的泡孔结构和性能提供了一种有用的方法。

结论一:用热力学研究方法测量三种策略对PLA多晶性能的影响

课题组通过热力学方法发现三种手段可以有效的控制Sc晶体和α晶体的形成,同时还能够以不同的方式抑制或促进某一种晶体的生长,对于灵活的控制多晶结构具有良好的效果。

结论二:调控后的多晶性能对于泡孔生长具有显著影响作用

课题组通过超临界CO2发泡成型工艺,研究了不同多晶性能的PLA发泡形态特征。研究发现表明Sc结晶度有利于改善材料的可发性,而不需要传统的扩链剂,同时结晶温度与发泡温度的配合能够实现PLA泡孔形态的演变。由此可以获得不含交联体系的PLA发泡材料。

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