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聚碳酸亚丙酯/层状硅酸盐纳米复合材料老化与降解性能的研究

作　者: 刘恩冉
导　师: 余剑英
学　校: 武汉理工大学
专　业: 材料学
关键词: 聚碳酸亚丙酯纳米复合材料热氧老化生物降解胺解
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 149次
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内容摘要

聚碳酸亚丙酯（PPC）是由二氧化碳和环氧丙烷聚合而成的一种生物可降解高分子材料，它的合成利用了造成“温室效应”的二氧化碳，其推广应用对环境保护有着重大的意义。但是PPC较差的力学性能和热性能在很大程度上限制了其使用。本文通过与有机化蒙脱土（OMMT）和有机化累托石（OREC）熔融共混的方法，制备了PPC／OMMT和PPC／OREC纳米复合材料。关于PPC／层状硅酸盐纳米复合材料的老化和降解的研究尚未见报道。本文通过加速老化实验，研究了PPC／OMMT和PPC／OREC纳米复合材料的热氧老化性能；通过加速生物降解实验，研究了PPC／OMMT和PPC／OREC纳米复合材料的生物降解性能；在不同温度下研究了PPC／OREC纳米复合材料的胺解性能。热氧老化实验结果表明：有机粘土可以改善PPC的热氧老化性能；PPC／OMMT和PPC／OREC复合材料对力学性能的保留率明显高于纯PPC。这归因于OMMT和OREC的层状结构，这种层状结构在老化时有效的阻碍了氧气向试样内部扩散。生物降解实验结果表明：有机粘土对PPC生物降解的影响因粘土含量的不同而变化。当粘土含量较高时，粘土可促进PPC的降解；而当含量较低时，粘土又会减缓PPC的降解。胺解实验结果表明，OREC可加速PPC的胺解。温度或是OREC都可影响薄片胺解的模式。常温下，PPC薄片的降解在其内部和表面同时发生；低温或有OREC存在时，降解主要在薄片表面进行。这跟NH₃能否通过薄片表面渗透到内部有关。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第1章绪论  10-22
  1.1 聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料及其研究进展  10-13
    1.1.1 PLS纳米复合材料的制备  10-11
    1.1.2 PLS纳米复合材料的结构  11-12
    1.1.3 PLS纳米复合材料的性能  12
    1.1.4 PLS纳米复合材料的应用及前景  12-13
  1.2 聚碳酸亚丙酯/层状硅酸盐纳米复合材料研究进展  13
    1.2.1 生物可降解聚碳酸亚丙酯  13
    1.2.2 聚碳酸亚丙酯/层状硅酸盐纳米复合材料  13
  1.3 高分子材料及 PLS纳米复合材料的热氧老化研究概述  13-16
    1.3.1 老化的原因  14-15
      1.3.1.1 内部因素  14
      1.3.1.2 外部因素  14-15
    1.3.2 热氧老化反应的机理  15-16
    1.3.3 PLS纳米复合材料热氧老化的研究  16
  1.4 高分子材料及PLS纳米复合材料生物降解性的研究概述  16-21
    1.4.1 高分子材料生物降解测试标准  16
    1.4.2 试验评价方法  16-17
      1.4.2.1 土埋试验法  16-17
      1.4.2.2 特定酶降解试验法  17
      1.4.2.3 生物体内试验法  17
      1.4.2.4 力学性能试验法  17
    1.4.3 生物降解机理  17-20
      1.4.3.1 生物降解的机理  17-18
      1.4.3.2 生物降解作用方式  18
      1.4.3.3 生物降解过程  18
      1.4.3.4 影响生物降解因素  18-20
    1.4.4 生物可降解材料及 PLS纳米复合材料生物降解性的研究  20-21
  1.5 高分子材料的胺解的研究状况  21
  1.6 本文的研究目的和主要研究内容  21-22
第2章 PPC/OMMT和PPC/OREC纳米复合材料的制备与力学性能的研究  22-27
  2.1 概述  22
  2.2 实验部分  22-23
    2.2.1 实验原料  22
    2.2.2 复合材料的制备  22-23
    2.2.3 XRD试验  23
    2.2.4 力学性能的测定  23
  2.3 结果与讨论  23-26
    2.3.1 XRD分析  23-24
    2.3.2 有机粘土含量对 PPC拉伸强度的影响  24-25
    2.3.3 有机粘土含量对 PPC断裂伸长率的影响  25-26
  2.4 小结  26-27
第3章 PPC/OMMT复合材料和 PPC/OREC复合材料热氧老化性能的研究  27-34
  3.1 引言  27
  3.2 实验部分  27
    3.2.1 实验原料  27
    3.2.2 实验方法  27
    3.2.3 力学性能的测试  27
  3.3 结果与讨论  27-32
    3.3.1 PPC/ OMMT纳米复合材料的热氧老化  27-29
    3.3.2 PPC/OREC纳米复合材料的热氧老化  29-32
    3.3.3 OMMT与 OREC对 PPC热氧老化影响的比较  32
  3.4 小结  32-34
第4章 PPC/OMMT复合材料和PPC/OREC复合材料的生物降解性的研究  34-47
  4.1 引言  34
  4.2 实验部分  34-35
    4.2.1 实验原料  34
    4.2.2 实验方法  34-35
  4.3 结果与讨论  35-45
    4.3.1 PPC/ OMMT纳米复合材料的生物降解性能  35-39
      4.3.1.1 降解过程中薄片的表面与形貌变化  35-38
      4.3.1.2 降解过程中材料的质量变化  38
      4.3.1.3 降解过程中材料的质量保留率随 OMMT含量的变化  38-39
    4.3.2 PPC/OREC纳米复合材料的生物降解性能  39-44
      4.3.2.1 降解过程中薄片的表面与形貌变化  39-42
      4.3.2.2 降解过程中材料的质量变化  42-43
      4.3.2.3 降解中材料的质量保留率随 OREC含量的变化  43-44
    4.3.3 OMMT与 OREC对 PPC生物降解影响的对比  44-45
  4.4 小结  45-47
第5章 PPC/OREC纳米复合材料的胺解  47-54
  5.1 引言  47
  5.2 实验部分  47-48
    5.2.1 实验原料与试剂  47
    5.2.2 实验方法  47
    5.2.3 红外光谱测试  47-48
    5.2.4 特性粘度[η]测试  48
      5.2.4.1 溶液的配制  48
      5.2.4.2 溶剂和样品溶液流过时间的测定  48
      5.2.4.3 特性粘度[η]的确定  48
    5.2.5 XRD测试方法  48
  5.3 结果与讨论  48-53
    5.3.1 OREC对 PPC胺解的影响  48-50
      5.3.1.1 25℃下的胺解实验  48-49
      5.3.1.2 0 ℃下的胺解实验  49-50
    5.3.2 红外光谱分析  50
    5.3.3 特性粘度[η]分析  50-51
    5.3.4 降解模式  51-52
    5.3.5 胺解后的 OREC与原始 OREC层间距的比较  52-53
  5.4 小结  53-54
第6章结论  54-56
参考文献  56-59
致谢  59-60
附录  60

聚碳酸亚丙酯/层状硅酸盐纳米复合材料老化与降解性能的研究

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