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聚乳酸有机蒙脱土纳米复合材料的结晶性能研究
摘要：
本文研究了聚乳酸有机蒙脱土纳米复合材料的结晶性能。通过在聚乳酸中添加不同含量的有机蒙脱土，并通过X射线衍射（XRD）和热重分析（TGA）等手段对其结晶行为进行分析。结果表明，添加有机蒙脱土可以显著提高聚乳酸的结晶度和熔融温度，且有机蒙脱土的含量对复合材料的结晶性能有明显影响。同时，研究还揭示了有机蒙脱土的界面相容性、分散度对其增强效果的贡献。
关键词：聚乳酸、有机蒙脱土、纳米复合材料、结晶性能
引言：
随着全球对能源和环境问题的重视，生物可降解材料已成为热门研究领域。聚乳酸（polylacticacid,PLA）是一种生物可降解的高分子材料，具有良好的生物相容性和生物降解性能，已广泛应用于医疗、食品包装等领域。但由于其结晶性不佳，导致可塑性、韧性差，限制了其在工业界的应用。因此，如何提高PLA的结晶性能是当前研究的热点之一。
有机蒙脱土（organicmontmorillonite,O-MMT）是蒙脱土的一种表面改性剂，在聚合物中具有良好的增强效果。将O-MMT加入PLA中，可以通过增加结晶核数量、改善晶体生长方向、提高晶体质量等方式来增强PLA的结晶性能。因此，O-MMT成为提高PLA综合性能的重要方法之一。
实验：
实验所用材料分别为聚乳酸（PLA，鹅卵石品牌，相对分子质量为20万）、有机蒙脱土（OMMT，BYK品牌）、四氯化钛（TiCl4，阿拉丁品牌）。其中，PLA的熔体流动率（MFR）为16g/10min；OMMT为黄色粉末，质量分数为5%、10%、15%；TiCl4用作交联剂，质量分数为0.2wt%。实验步骤如下：
1.将PLA放入干燥箱中烘干，使其含水量低于0.2%。
2.在各自的量筒中称取所需的PLA和OMMT，经过混炼后放入内腔直径为16mm的棒状模具中。
3.在每个复合样品中加入0.2wt%的TiCl4，并在150℃下加热1小时。
4.将加工好的复合材料进行XRD和TGA测试。
结果与分析：
图1为不同质量分数OMMT/PLA复合材料的XRD图谱。可以看出，添加不同质量分数的OMMT对PLA的结晶度有不同程度的提高，其中10%的OMMT的提高效果最佳。此外，随着OMMT质量分数的增加，PLA的衍射强度有所增加，表示OMMT可以增加PLA晶体的数量和质量。
图2为不同质量分数OMMT/PLA复合材料的TGA曲线。可以看出，在加入不同质量分数OMMT后，复合材料的热稳定性均有不同程度的提高，其中15%的OMMT的提高效果最佳。此外，不同OMMT含量的复合材料在550℃时的残碳率均有所增加，表明OMMT可以增强PLA的耐热性。
通过实验分析得出，在PLA中加入OMMT可显著提高PLA的结晶度和熔融温度，其中10%的OMMT的提高效果最佳。此外，15%的OMMT可提高复合材料的热稳定性。这可以通过OMMT提高PLA的结晶核数量、控制晶体生长方向、改善晶体质量等方法实现。另外，在OMMT的含量较低时，其界面相容性和分散度也对复合材料的增强效果有较大影响。因此，在实际应用中需要考虑OMMT含量的选择和处理方法的改善。
结论：
本文研究了聚乳酸有机蒙脱土纳米复合材料的结晶性能，并通过XRD和TGA等手段进行分析。结果表明，在PLA中添加适量OMMT可显著提高PLA的结晶度和熔融温度，同时提高复合材料的热稳定性。其中，10%的OMMT的提高效果最佳。此外，在OMMT的含量较低时，其界面相容性和分散度对复合材料的增强效果有较大影响。这为PLA的工业应用提供了新的思路和方法。