成核剂ST⁃NAB3改性扩链聚乳酸的微观结构与性能研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2024.09.008

中国塑料 ›› 2024, Vol. 38 ›› Issue (9): 41-46.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.09.008

成核剂ST⁃NAB3改性扩链聚乳酸的微观结构与性能研究

丁馨怡¹^,², 顿东星¹^,², 秦骏熙¹^,², 陈钰蕾¹^,², 韩羽菲¹^,², 张玉霞¹^,²(), 周洪福¹^,²

^1.北京工商大学轻工科学与工程学院，北京 100048
^2.中国轻工业聚合物发泡材料加工与应用重点实验室，北京 100048

收稿日期:2024-04-29 出版日期:2024-09-26 发布日期:2024-09-27
通讯作者: 张玉霞（1965—），副教授，从事高性能塑料薄膜、聚烯烃发泡材料及可生物降解塑料等研究，zhangyux@th.btbu.edu.cn
E-mail:zhangyux@th.btbu.edu.cn
基金资助:
大学生科学研究与创业行动计划(G016)

Study on microstructure and properties of ST⁃NAB3 nucleating agent⁃modified chain⁃extended polylactic acid

DING Xinyi¹^,², DUN Dongxing¹^,², QIN Junxi¹^,², CHEN Yulei¹^,², HAN Yufei¹^,², ZHANG Yuxia¹^,²(), ZHOU Hongfu¹^,²

^1.College of Light Industry Science and Engineering，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China
^2.Key Laboratory of Processing and Application of Polymeric Foams of China National Light Industry Council，Beijing 100048，China

Received:2024-04-29 Online:2024-09-26 Published:2024-09-27
Contact: ZHANG Yuxia E-mail:zhangyux@th.btbu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

使用转矩流变仪将扩链剂CEAX8840、成核剂ST⁃NAB3与PLA熔融共混制备改性PLA，采用扫描电子显微镜、偏光热台显微镜、差示扫描量热仪、热变形仪、万能试验机以及冲击测试仪对改性PLA微观结构、结晶性能以及力学性能和耐热性进行了表征与测试。结果表明，CEAX8840和ST⁃NAB3的含量分别为6 %（质量分数，下同）和1 %时，PLA的晶体最小，密度最大，结晶温度提高到123.9 °C，结晶度达到44.9 %；此外，其冲击强度和热变形温度分别提高到了64.7 kJ/m²和84.9 ℃。

关键词: 聚乳酸, 扩链剂, 成核剂, 冲击强度, 热变形温度

Abstract:

PLA was melt⁃blended with a chain extender （CEAX8840） and a nucleating agent （ST⁃NAB3） by using a torque rheometer， and the microstructure， crystallization behavior， mechanical properties， and heat resistance of the modified PLA were characterized by suing scanning electron microscope， hot⁃plate polarizing microscope， differential scanning calorimeter， thermal deformation meter， universal testing machine， and impact tester. The results indicated that the modified PLA obtained the smallest crystal size at CEAX8840 and ST⁃NAB3 contents of 6 and 1 wt%， respectively； however， its crystal density was the highest. Moreover， the crystallization temperature and crystallinity degree of the modified PLA were increased to 123.9 ℃ and 44.9 %， respectively. In addition， its impact strength and thermal deformation temperature were increased to 64.7 kJ/m² and 84.9 ℃， respectively.

Key words: poly（lactic acid）, chain extender, nucleating agent, impact strength, thermal deformation temperature

中图分类号:

TQ321

丁馨怡, 顿东星, 秦骏熙, 陈钰蕾, 韩羽菲, 张玉霞, 周洪福. 成核剂ST⁃NAB3改性扩链聚乳酸的微观结构与性能研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(9): 41-46.

DING Xinyi, DUN Dongxing, QIN Junxi, CHEN Yulei, HAN Yufei, ZHANG Yuxia, ZHOU Hongfu. Study on microstructure and properties of ST⁃NAB3 nucleating agent⁃modified chain⁃extended polylactic acid[J]. China Plastics, 2024, 38(9): 41-46.

图/表 9

图1 ST⁃NAB3和CEAX8840的化学结构

Fig.1 Chemical structure of ST⁃NAB3 and CEAX⁃8840

样品名称	PLA/%	ST⁃NAB3/%	CEAX8840/%
纯PLA	100.00	0	0
BPLA	94.00	0	6
PLA⁃0.5	99.50	0.5	0
BPLA⁃0.5	93.50	0.5	6
BPLA⁃0.75	93.25	0.75	6
BPLA⁃1	93.00	1	6

表1 不同PLA体系的配方

Tab.1 Formulations of different PLA systems

图2 不同PLA体系拉伸断面的SEM照片

Fig.2 SEM of tensile fracture surface of different PLA systems

图3 不同PLA体系冲击断面的SEM照片

Fig.3 SEM of impact fracture surface of different PLA systems

图4 不同PLA体系在130 °C下等温结晶的PLM照片

Fig.4 PLM of isothermal crystallization of different PLA systems at 130 °C

图5 不同PLA体系的DSC曲线

Fig.5 DSC curves of different PLA systems

样品名称	T_cc/°C	H_cc/J·g^-1	T_c1/°C	T_c2/°C	H_c1/J·g^-1	H_c2/J·g^-1	T_m1/°C	T_m2/°C	H_m/J·g^-1	χ_c/%
纯PLA	112.8	29.6	-	-	-	-	164.4	171.7	30.1	0.6
BPLA	110.1	22.8	-	-	-	-	162.2	169.2	32.9	2.6
PLA⁃0.5	-	-	-	108.1	-	32.4	163.2	169.6	36.4	35.2
BPLA⁃0.5	-	-	78.2	111.8	0.9	32.6	163.6	169.9	37.1	37.5
BPLA⁃0.75	-	-	78.3	123.3	1.1	37.9	165.6	-	39.1	43.8
BPLA⁃1	-	-	78.5	123.9	1.6	38.8	165.7	-	42.4	44.9

表2 不同PLA体系的DSC参数

Tab.2 DSC parameters of different PLA systems

图6 不同PLA体系的热变形温度

Fig.6 Thermal deformation temperature of different PLA systems

图7 不同PLA体系的力学性能

Fig.7 Mechanical properties of different PLA systems

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Study on microstructure and properties of ST⁃NAB3 nucleating agent⁃modified chain⁃extended polylactic acid

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