摘要
聚乳酸(PLA)是一种应用前景广泛的生物降解塑料，但其较差的结晶性能限制了其应用范围。基于此，本文研究了一种新型复合成核剂对PLA结晶性能及结晶动力学的影响。选取了改性木质素(MZS-B)和活性膨润土(AB)，依照不同比例进行复配，制备了10种不同的PLA/MZS-B/AB试样。分别对试样进行了如下测试：示差扫描量热(DSC)、偏光显微镜(POM）和力学性能测试，初步分析研究了该复合成核剂对PLA结晶性能和力学性能的影响，并探讨了其中的关联。在此基础上，选取测试结果较为典型的试样，进一步从熔体结晶和冷结晶的方向，利用DSC分别对其进行了等温结晶与非等温结晶行为测试，重点研究了其机理及动力学行为。 DSC测试结果显示，复合成核剂的加入对PLA的结晶度和结晶速率均有提升作用。升温曲线显示，复合成核剂的加入能使PLA的结晶度提升2-10%；降温曲线显示，复合成核剂的加入能显著增加PLA的结晶放热峰面积。这说明，该复合成核剂有效提升了PLA的结晶能力，增加了其结晶速率。POM观测显示， PLA球晶呈现出明显的黑十字消光现象。复合成核剂的加入显著提升了成核密度，使得球晶数量增加，结晶速率上升；但同时导致球晶尺寸下降，且球晶结构完善程度下降。力学性能测试结果显示，复合成核剂的加入能提升PLA的拉伸强度，但提升效果没有明显规律。另一方面，复合成核剂的加入使得PLA的拉伸模量和冲击强度下降。 等温结晶动力学研究显示，复合成核剂的加入对PLA熔体结晶和冷结晶的速率均能起到显著提升的作用，但对其结晶机理影响不大。对于PLA的熔体结晶和冷结晶过程，其结晶前期行为近似，均按照Avrami模型所述线性增长；但结晶后期行为明显偏离线性关系，结晶机理变得复杂。此外，观察PLA/复合成核剂试样经历不同温度等温冷结晶后的升温熔融曲线，发现其熔融峰位置出现双峰，即熔融-再结晶现象。非等温结晶动力学研究显示，相较于纯PLA，PLA/复合成核剂试样在同一降温或升温速率下，其熔体结晶和冷结晶放热峰面积显著增加。试样的非等温熔体结晶和冷结晶前期行为类似，均按照Avrami方程所述线性增长。但结晶中后期行为出现明显波动与偏离，且没有明显规律性，结晶机理变得复杂。且复合成核剂的加入使得PLA的熔体结晶放热峰和冷结晶放热峰变宽，且熔体结晶放热峰出现双峰现象，说明结晶完善程度下降，晶体结构分布变宽。
NETL