图解聚乳酸(84)影响聚乳酸结晶的因素之分子结构
(2019-09-06 08:50:42)
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聚乳酸PLA是结晶性聚合物,在加工过程中会出现结晶现象,其结晶行为直接影响其宏观性能。影响PLA结晶的因素分为分子结构、成型条件和结晶成核剂三个方面。
分子结构因素含以下具体因素:
1.相对分子质量:相对分子质量对聚合物的结晶行为有重要影响。不同相对分子质量的PLLA在等温和非等温条件下的结晶行为表明,PLA 的结晶速率与相对分子质量呈反比的关系,相对分子质量越大,PLA结晶速率越小。
2.分子链对称性:分子链的对称性对聚合物的结晶速率也有影响。一般来说,分子结构越简单,对称性越好,其进入晶格所需的活化能越少,因此就越容易结晶。而对PLA而言,其分子链上有-C-O-基使分子的对称性明显下降,并且羰基上的氧原子容易与相邻分子链上的氢作用,形成分子内或分子间氢键,严重影响分子链进入晶格的扩散速率,所以导致 PLA 的结晶速率较慢。
3.分子链柔软性:分子链的柔软性也会影响到聚合物的结晶行为。在研究增塑剂聚乙二醇(PEG)对PLA结晶行为时发现,PEG可以减少PLA大分子间以及大分子内部的作用力,削弱分子间的氢键作用,提高分子链活性与柔软性,分子链能够快速排入晶格,因此,分子链柔软性越大,其松弛的时间就越长,结晶速率也随之加快。
4.立构规整度:在一定程度上改变聚合物的立构规整性,也会影响到其结晶性能,一般来说结构规整性越好,其结晶性能越好。PLA单体 LA 通过不同的方式聚合得到的PLLA、PLDA以及PDLLA,由于其立构规整度发生了变化,其结晶性也大有不同,其中PLLA与PDLA为半结晶性聚合物,结晶度能达到40%,而PDLLA 则为非晶性聚合物。通过嵌段共聚实验表明,不同比例的D-PLA和L-PLA的嵌入会降低PLA 的结晶性能,这主要是由于原有的立构规整性遭到破坏,导致结晶结构出现了缺陷,所以影响到PLA的结晶性能。