Page 214 - 《精细化工》2023年第3期

·670· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

常数进一步修正，得到 Jeziorny 速率常数（Z c ） [31] 。 指数在 1.76~2.13 范围内，此时共混物中 PBAT 以二维
 T d( )HT dT 方式生长，部分 PLA 进行链段重排形成二次结晶 [32-33] 。
dT
() 
XT T 0 T d( )HT （1） 添加相容剂前后共混物 Avrami 指数变化不大，表明
  0 T dT dT PLA-g-GMA 对共混物结晶方式无较大影响。由 Z c
T  T 可见，相较于第 1 阶段，第 2 阶段结晶速率大幅度
t  0 （2） 提高，且 PBAT 与 PLA 共混后，共混物结晶速率提
 高。排列较为规整的 PLA 分子链段减少了 PBAT 分
1 X ( )t  exp( kt n ) （3）
子链之间的缠结，从而使结晶过程更快进行。作为
lg Z  lg k （4） PLA 基相容剂，PLA-g-GMA 加入 PBAT/PLA 共混
c 
式中：T 表示温度，℃；H 表示结晶热焓，J；X(T) 物后会在一定程度上阻碍第 1 阶段 PLA 晶核的形
表示某一温度下的相对结晶度，通过式（1）积分得 成，使第 1 阶段结晶速率常数减小，当相容剂质量
到；T 0 表示开始结晶时温度，℃；T∞表示结晶结束 分数为 10%时其结晶速率常数由 0.83 下降至 0.68，
时的温度，℃；t 表示时间，min；Φ 表示降温速率， 抑制了初期 PLA 晶核产生，但促使第 2 阶段结晶速率
℃/min；X(t)表示某一 t 时刻（min）的结晶度，由 由 1.28（BA0）提高到 1.38（BA2），促进了晶体生长。
X(T)通过式（2）转换得到；k 为结晶速率常数；n
表 6 共混物结晶动力学分析结果
为 Avrami 指数；Z c 为 Jeziorny 速率常数。
Table 6 Results of crystallization kinetics analysis of the blends
lg{–ln[1–X(t)]}-lgt 曲线如图 5b 所示。所有曲线
第 1 阶段 第 2 阶段
都可以大致分为两个阶段，对曲线进行分段线性拟
n 1 Z c1 n 2 Z c2
合求得 Avrami 指数（n）及结晶速率常数（Z c ），结
PLA 1.19 0.46 2.23 0.78
果如表 6 所示。 PBAT 1.15 0.49 2.02 0.56
BA0 1.10 0.83 1.76 1.28
BA2 1.40 0.85 2.13 1.38
BA4 1.17 0.77 1.97 1.29
BA6 1.27 0.86 2.13 1.27
BA8 1.24 0.85 2.13 1.20
BA10 1.10 0.68 1.91 1.32
注：n 1、n 2 和 Z c1、Z c2 分别为第 1、第 2 阶段的 Avrami 指
数和 Jeziorny 速率常数。

2.4 共混物微观形貌
PBAT/PLA 共混物的 SEM 图如图 6 所示，PLA
呈海岛结构均匀分散于 PBAT 基体中。如图 6a 所示，
在未添加相容剂的共混物中，大部分 PLA 颗粒尺寸
在 0.5 μm 左右，但存在少数尺寸达 1~2 μm 的颗粒，
这些颗粒容易剥离 PBAT 基体并形成较大孔洞。加
入一定量相容剂 PLA-g-GMA 后（图 6b～f），PLA
颗粒尺寸略有提高，且可以观察到其尺寸分布均匀，
脆断过程中 PLA 颗粒的剥离程度减小，表明相容剂
提高了 PLA 与 PBAT 两相之间的相容性，其界面粘
结力提高。

a—结晶速率曲线；b—lg{–ln[1-X(t)]}–lgt 拟合曲线 2.5 纤维力学性能测试
图 5 PBAT/PLA 共混物结晶动力学分析 PBAT/PLA 纤维拉伸测试结果如表 7 所示。由
Fig. 5 Crystallization kinetics analysis of PBAT/PLA blends
于 PBAT 黏度高，其本身可纺性差，只有在加入 PLA
第 1 阶段主要为晶核成形阶段，此时 PBAT/PLA 共混后才可顺利纺丝。另外，PLA 的加入也可以起
共混物的 Avrami 指数在 1.10~1.40 之间，共混物中 到增强效果，使纤维强度提高。未添加相容剂的
PLA 率先形成晶核，属于异相成核，晶体以一维和 PBAT/PLA 纤维断裂强度为 0.25 cN/dtex（断裂伸长
二维方式生长。第 2 阶段 PBAT/PLA 共混物 Avrami 率为 956.36%），当 PLA-g- GMA 质量分数<4%时，