PLAE/PLA共混物的断面观察优化

通过扫描电子显微镜（SEM）观察发现，经过拉伸试验后的PLAE100断面是非常粗糙的，表明在拉伸过程中发生韧性断裂（图3-7（b））。这些粗糙的表面为分子链在拉伸过程中重新排列，并沿着拉伸方向取向。这个过程需要吸收大量的能量，延缓了分子的断裂，使得样品能够达到更高的断裂伸长率。与此相反，PLA的断裂面显示为平滑的表明（图3-7（a）），表明在拉伸过程中表现为脆性断裂，由于PLA分子的刚性结构，分子在拉伸过程中来不及调整自身构象，在外力作用下过早发生断裂，导致断裂伸长率非常有限。

图3-7

（a）PLA；（b）PLAE100与（d）PLAE10；（e）PLAE30；（f）PLAE80拉伸断面SEM图；（c）聚合物分子链在拉伸过程中的取向过程示意图

在图3-7（d）中可以看到，含有10%PLAE100的PLAE10的拉伸断面，除了明显凹凸起伏的断面外，还观察到断面处存在许多纤维状的结构。这些纤维状结构是在拉伸过程中，聚合物分子逐渐沿着拉伸方向取向，如图3-7（c）。PLAE100中PTMEG柔软链段对分子构象的调整，同时PLAE100中PLA链段与PLA基体良好的相容性都对聚乳酸的增韧起到积极的作用。这些纤维结构的形成过程吸收能量，并且取向的分子和纤维结构对聚合物的强度也起到增强的效果。图3-7（e）为PLAE30的拉伸断面，可以看到由于拉伸过程中显著的断裂伸长，拉伸断面出现剧烈的变形并伴有纤维结构的形成。图3-7（f）为PLAE80的拉伸断面，可以看到断面凹凸起伏为典型韧性断裂，并且不存在空隙，表明PLA与PLAE100良好的相容性。(www.xing528.com)

图3-8　PLAE100及PLAE10，PLAE30的AFM图像（轻敲模式）（左）高度图，（右）相图

（a）PLAE10，3μm；（b）PLAE10，500 nm；（c）PLAE30，3μm；（d）PLAE30，500 nm；（e）PLAE100；（f）PLAE100的微相分离示意图

为了观察PLAE100的相结构，采用原子力显微镜（AFM）对PLAE100，PLAE10和PLAE30进行进一步的相结构观察。从图3-8（a）和（b）中可以看出，PLAE10具有非常明显的微相分离结构，相图中暗区主要为PLAE100组成区域，亮处为PLA基体和HDI-BDO硬段组成。相分离区域的尺寸大多都在100 nm范围之内。这种明显的相分离现象，在之前图3-5的DSC测试中，从两个明显分离的T g的存在而得到证实。对于PLAE30来说，相分离结构仍然存在，但相分离程度有降低的趋势。推测随着PLAE100含量的增高，共混物相分离程度降低。PLAE100的高度图和相图表明，PLAE100弹性体具有良好的微相分离，可以在图3-8中清晰地看到纳米尺寸的相分离区域。这一阶段的结构有助于在拉伸试验过程中断裂伸长率的增长，并且相分离程度越完善，对弹性体力学性能的提升越有帮助。亮区，即硬段区域由通过氢键连接的异氰酸酯链段、丁二醇分子和PLA结晶部分组成。暗区，即软段区域主要由PTMEG链段构成，见图3-8（f）。