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1、交联聚乳酸的流变性能及其发泡材料的泡孔结构(2)2.2 泡孔结构图 4 给出了 4 种发泡 PLA 样品脆断面的 SEM照片。显见，发泡 PLA-0（未交联）样品的泡孔形状明显不规则，泡孔尺寸分布不均匀，部分泡孔破裂而出现泡孔合并现象见图 4（a）中圆圈标示,这与本课题组前期的研究结果20相似。交联 PLA发泡样品尤其是 PLA-0.4 发泡样品的泡孔形状明显较为规则，泡孔尺寸分布较均匀，泡孔合并现象大幅减小，其中 PLA-0.4 样品的泡孔平均直径约 32μm;发泡 PLA-0.6 样品的泡孔形状较不规则，发生泡孔合并现象，泡孔直径增加。为进一步分析 DCP 对发泡 PLA 样品泡孔结
2、构的影响，采用 SEM 在较大放大倍数下观察发泡PLA-0 和 PLA-0.4 样品的泡孔壁，SEM 照片如图 5所示。可见，发泡 PLA-0 样品的泡孔壁存在较明显被撕裂的现象，而发泡 PLA-0.4 样品的泡孔壁较光滑，未发生破裂。有研究9,21表明，动态流变测试时低频区高的复数黏度、高剪切变稀现象、高弹性和高熔体强度有利于发泡成型过程。从前面流变性能的结果可知，加入 DCP 使 PLA 低频区的复数黏度、剪切变稀现象、拉伸黏度和熔体强度均得到提高。由于聚合物的弹性影响泡孔合并和最终泡孔结构的稳定，复数黏度影响发泡过程中的泡孔长大20,熔体强度和拉伸黏度影响最终泡孔结构的稳定16,所以加入
3、 DCP对泡孔长大阶段有较大影响。在此阶段，CO2不断进入已形成的泡孔中，促使泡孔长大。长大过程中相邻泡孔之间的壁被不断地拉伸而变薄，未交联PLA 的复数黏度低，泡孔长大速率较大，但由于弹性和熔体强度低，泡孔壁强度低导致其被撕裂、泡孔合并。而交联 PLA 的复数黏度高，泡孔长大的速率较小，同时弹性、熔体强度和拉伸黏度高，当泡孔壁被拉伸即拉伸应变速率增加时，拉伸黏度急剧增加，使泡孔壁强度增加而不会被撕裂，大大减小泡孔合并现象，形成较均匀且较规则的泡孔结构。当 DCP 含量增至 0.6 phr 时，PLA 的复数黏度和弹性均较高，泡孔成核时受到较大的阻力而不利于形成泡核，使更多的 CO2用于泡孔长
4、大，熔体较大的弹性也增加泡孔壁强度，使泡孔持续长大，从而增加发泡样品的泡孔直径。图6显示了发泡PLA样品的泡体密度和体积膨胀率与 DCP 含量的关系曲线。可见，加入 DCP 后，样品的泡体密度减小、体积膨胀率增加，且当 DCP含量为 0.4 phr 时，体积膨胀率最大，达 41;但当DCP 含量进一步增加至 0.6 phr 时，泡体密度有一定程度的增加，体积膨胀率有一定程度的减小。发泡材料的泡体密度和体积膨胀率主要由用于泡孔长大的 CO2量决定22.对未交联 PLA,由于熔体强度低（图 2），发泡时样品表层难以包裹住 CO2,使样品内的 CO2扩散至空气中的量增加，用于泡孔长大的 CO2量减少
5、，降低发泡样品的体积膨胀率；而交联 PLA 高的熔体强度（图 2）可明显减小 CO2扩散至空气中的量，从而增加样品的体积膨胀率；但较高的 DCP 含量使泡孔成核所受的阻力过大，减少泡核数，从而不利于体积膨胀率的增加。3 结 论（1）随 DCP 含量的增加，低频区 PLA 的损耗角正切和复数黏度有一定程度提高。与未交联 PLA相比，3 种交联 PLA 的拉伸力-拉伸比曲线线性段斜率较大、熔体强度较高，且随 DCP 含量的增加而明显提高。（2）与未交联 PLA 发泡样品比，交联 PLA 发泡样品中泡孔合并现象明显减小，泡孔结构较均匀且较规则。这是由于交联 PLA 高的黏度和熔体强度可增加泡孔壁的强
6、度，且降低泡孔长大速率，从而有利于泡孔结构的稳定。（3）与未交联 PLA 发泡样品比，交联 PLA 发泡样品的泡体密度减小、体积膨胀率增加； DCP含量为 0.4 phr 时，体积膨胀率最大，达 41.这是由于交联 PLA 高的熔体强度明显减少 CO2扩散至空气中的量所致。References1 Auras R, Harte B, Selke S. An overview of polylactides as packagingmaterials J. Macromolecular Bioscience, 2004, 4 （9）： 835-864.2 Auras R, Singh S P, S
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