Thermal Distortion Performance of Injection Molded Stereocomple Poly（lactic acid）

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.10.005

Abstract

Abstract:

The stereocomple poly（lactic acid）（SC?PLA） powders were prepared through melt blending using poly （L?lactic acid） and poly（D?lactic acid） as raw materials and then were injection molded to form SC?PLA parts. The melting， crystallization and thermal properties of SC?PLA powders and parts were characterized using a differential scanning calorimeter and a thermal deformation temperature tester. The results indicated that the crystallization ability of SC?PLA was related to the initial melting state. The melting stabilization time of SC?PLA increased in the melting temperature range of 220~230 °C， which facilitated the crystallization and was suitable for injection molding of SC?PLA. The better the crystallization ability of SC?PLA with low crystallinity of homopolymer PLA， the higher was the heat distortion temperature of the injection?molded parts of SC?PLA. The crystallization ability of SC?PLA could be increased through decreasing injection temperature and using the formulation based on SC?PLA powders and PLLA/PDLA mixture. The injection?molded parts of SC?PLA achieved a maximum heat distortion temperature of over 150 °C after annealing. During injection molding， the heat distortion temperature of the samples after annealing could be improved through retaining more SC?PLA crystals and increasing the crystallinity of SC?PLA.

Key words: stereocomple poly（lactic acid）, injection molding, heat distortion temperature

CLC Number:

TQ321

WU Tengda, ZHUANG Jibin, DIAO Xuefeng, WANG Qingwen. Thermal Distortion Performance of Injection Molded Stereocomple Poly（lactic acid）[J]. China Plastics, 2021, 35(10): 26-30.

Figures/Tables 10

References 15

1	IKADA Y， JAMSHIDI K， TSUJI H， et al. Stereocomplex Formation Between Enantiomeric Poly （lactides）［J］. Macromolecules， 1987， 20（4）： 904⁃906.
2	DE VOS S C， HAAN R E， SCHENNINK G G J. Shaped Polylactide Article and Method of Preparation： U.S.， Patent 10，240，007［P］. 2019⁃03⁃26.
3	TSUJI H ， TSURUNO T. Accelerated Hydrolytic Degradation of Poly（L⁃Lactide）/ Poly（D⁃Lactide） Stereocomplex up to Late Stage［J］. Polymer Degradation & Stability， 2010， 95（4）：477⁃484.
4	李楠，史学涛，张广成，等. 聚乳酸立构复合物的结晶行为［J］. 高分子材料科学与工程， 2014， 30（8）：48⁃53.
	LI N， SHI X T， ZHANG G C， et al. Crystallization Behavior of Poly（Lactic Acid） Stereocomplex［J］. Polymer Materials Science and Engineering， 2014， 30（8）：48⁃53.
5	KRINS B， VDER VLIST J， LINT O. Method for Treating A Subterranean Formation： U.S.， Patent 9，822，298［P］. 2017⁃11⁃21.
6	王亚慧，张润东，崔莉. 增塑剂/成核剂对PLLA/PDLA共混熔体流变纺丝性能影响［J］. 北京服装学院学报， 2017， 37（4）：14⁃22.
	WANG Y H， ZHANG R D， CUI L. Effect of Plasticizing/Nucleating Agent on the Rheological and Spinning Property of PLLA/PDLA Melt Blends［J］. Journal of Beijing Institute of Clothing Technology， 2017， 37（4）：14⁃22.
7	BAO R Y， YANG W， JIANG W R， et al. Stereocomplex Formation of High⁃Molecular⁃Weight Polylactide： A Low Temperature Approach［J］. Polymer， 2012， 53（24）： 5 449⁃5 454.
8	白红伟，傅强，刘振伟，等. 具有优异低温流动性的高性能立构复合聚乳酸材料及其制备方法：中国，109836790［P］. 2019⁃06⁃04.
9	SÖDERGARD N D A， STOLT E M， SIISTONEN H K， et al. Poly（Lactic Acid） Stereocomplex： U.S.， Patent 7，795，358［P］. 2010⁃09⁃14.
10	SRITHEP Y， PHOLHARN D， TURNG L S， et al. Injection Molding and Characterization of Polylactide Stereocomplex［J］. Polymer Degradation and Stability， 2015， 120： 290⁃299.
11	明瑞豪. 亚麻纤维增强立构聚乳酸复合材料的研究初探［D］. 上海：东华大学， 2015.
12	孙彬，刘焱龙，边新超，等. 高耐热聚乳酸立体复合材料的制备［J］. 应用化学， 2016， 33（9）：1 033⁃1 039.
	SUN B， LIU Y L， BIAN X C， et al. Preparation of High Heat Resistance Polylactide by Stereocomplexation［J］. Chinese Journal of Applied Chemistry， 2016， 33（9）：1 033⁃1 039.
13	SUN J， YU H， ZHUANG X， et al. Crystallization Behavior of Asymmetric PLLA/PDLA Blends［J］. The Journal of Physical Chemistry B， 2011， 115（12）： 2 864⁃2 869.
14	HE Y， XU Y， WEI J， et al. Unique Crystallization Behavior of Poly （L⁃Lactide）/Poly （D⁃ Lactide） Stereocomplex Depending on Initial Melt States［J］. Polymer， 2008， 49（26）： 5 670⁃5 675.
15	何勇. 不同分子量与构型结构的聚乳酸均聚物与立体共聚物的凝聚态、热力学及结晶动力学研究［D］. 上海：复旦大学， 2008.

SC?PLA	一次熔融温度/℃	233.6
	一次熔融焓/J?g^-1	-88.2
	冷却结晶温度/℃	106.1
	结晶焓/J?g^-1	35.7
	二次熔融温度/℃	217.8
	二次熔融焓/J?g^-1	-11.6
PLA均聚物	二次熔融温度/℃	173.3
PLA均聚物	二次熔融焓/J?g^-1	-44.9

SC?PLA	一次熔融温度/℃	233.6
	一次熔融焓/J?g^-1	-88.2
	冷却结晶温度/℃	106.1
	结晶焓/J?g^-1	35.7
	二次熔融温度/℃	217.8
	二次熔融焓/J?g^-1	-11.6
PLA均聚物	二次熔融温度/℃	173.3
PLA均聚物	二次熔融焓/J?g^-1	-44.9

一次升温温度/℃	PLA均聚物		SC?PLA
一次升温温度/℃	二次熔融温度/℃	二次熔融焓/J?g^-1	二次熔融温度/℃	二次熔融焓/J?g^-1
210	—	—	233.6	-97.9
220	—	—	237.5	-104.9
230	173.6	-7.6	239.4	-76.8
235	174.0	-42.6	221.3	-20.5
240	174.1	-46.6	220.5	-16.4
250	173.3	-44.9	217.8	-11.6

一次升温温度/℃	PLA均聚物		SC?PLA
一次升温温度/℃	二次熔融温度/℃	二次熔融焓/J?g^-1	二次熔融温度/℃	二次熔融焓/J?g^-1
210	—	—	233.6	-97.9
220	—	—	237.5	-104.9
230	173.6	-7.6	239.4	-76.8
235	174.0	-42.6	221.3	-20.5
240	174.1	-46.6	220.5	-16.4
250	173.3	-44.9	217.8	-11.6

样品名称	原料方案	注射温度/℃	射出起点/mm	射出终点/mm	射出尖压/bar	最大射速/%	冷却时间/s	是否成型
IM0	SC?PLA	220/220/220/210	—	—	—	—	—	否
IM1		235/235/235/210	—	—	—	—	—	否
IM2		240/240/240/210	75.5	36.2	71	71	20	是
IM3	SC?PLA/PLLA /PDLA质量比=1/4.5/4.5	220/220/220/210	75.4	47.2	87	69	10	是
IM4		235/235/235/210	75.4	37.5	75	72	10	是
IM5		240/240/240/210	75.3	24.2	75	72	20	是