聚乳酸工业注塑在线高通量研究发表于Macromolecules期刊
发布时间:2024-11-09 文章来源:张杰聚乳酸(PLLA)是一种具有良好前景的生物可降解石油基塑料替代品,但其结晶动力学缓慢。研究聚合物实际加工过程(如注塑成型)过程中的压力下流动诱导结晶 (FICP) 对结晶调控和调节性能至关重要。与传统的 FICP “黑箱”研究相比,了解工业规模注塑过程中 PLLA 的多步骤 FICP 以及通过原位手段研究注塑加工外场对结晶的影响对于揭示潜在结晶机制至关重要。这项工作首先通过基于高通量的同步辐射X射线散射的自制原位研究平台研究工业级注塑过程中 PLLA 的FICP 过程。我们发现,初始极快剪切流动(剪切时间∼0.1 s)和极强流动(Weissenberg数 Wi ≫ 1)会在 PLLA 熔体中诱导 α/α′型和β型结晶前驱体,随后在准等温和剩余压力条件下,结晶围绕着取向的前驱体进行。同时升高的保压压力明显促进了取向前驱体特别是 β 型结晶前驱体的优先成核和结晶,而在接下来的准等温结晶过程中进行的以链段扩散控制的阻滞晶体生长。由于低压下注塑而成的 PLLA由更厚且更多的片晶组成,因此具有更优异的机械强度和热机械性能。本研究的结果表明,压力场对流动诱导结晶动力学和最终晶体形貌具有重要影响,这对于指导高性能 PLLA 产品的开发和拓宽其应用具有重要意义。
Jin Yin‖, Jie Zhang‖, Zheng-Yuan Chen, Lu-Feng Deng, De-Zhuang Jia, Hao Lin, Jia-Zhuang Xu, Hua-Dong Huang, Jun Lei, Gan-Ji Zhong*, and Zhong-Ming Li. Flash Flow-Induced Crystallization of Poly(L‑lactide) under Elevated Pressure during Industrial-Scale Injection Molding Revealed by Time-Resolved Synchrotron X‑ray Scattering. Macromolecules. 2024, XXXXX. DOI: 10.1021/acs.macromol.4c01570.