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指導教授：王振乾 教授 學 生：蕭詠方 Introduction PLLA與PES均為生物可降解半結晶聚 酯，其結構式分別為-[CH(CH3)COO]n及 -[OCH2CH2O2CC2H4CO]nPLLA的機械性質差(硬、脆)、結晶速 率慢，因此限制了其應用；PES具良好 的機械性質，特別是斷裂延伸率。因此， 期盼混摻PES後能改善PLLA的機械性質 及結晶速率。 Experimental PLLA (Mw=177,000) 溶於氯仿 PES (Mw=213,000) 溶於氯仿 PLLA PES solution solution 置入培養皿 室溫下(一天)蒸發掉溶劑 PLLA/PES 100/0 80/20 60/40 40/60 20/80 0/100 真空烘箱50 ℃(三天)溶劑完全移除 Results and discussion 熔至190 ℃ 急速冷卻至-70 ℃ 無定型態 20 ℃/min 升溫 Tg Tg Tch Tm PLLA PES Tch 混摻PES後可提升PLLA的結晶度 PLLA與PES為不可溶混 Tm Fig. 1. DSC traces of PLLA/PES blends at 20 ℃ /min after quenching from the melt at 100 ℃ /min. Results and discussion 20 ℃ /min 升溫 PLLA會抑制PES結晶 Tm PLLA PES Tm Fig. 2. Melting behavior of PLLA/PES blends at 20 ℃ /min for the as cast samples. Results and discussion Fig. 3. Spherulitic morphology of neat PLLA (same magnification, bar = 100 mm) at different crystallization temperatures: (a) 110, (b) 115, (c) 120, and (d) 125 ℃. Results and discussion Maltese cross Fig. 4. Spherulitic morphology of neat PES (same magnification, bar = 100 mm) at different crystallization temperatures: (a) 55, (b) 60, (c) 65, and (d) 70 ℃. Results and discussion 2.27 μ m/min 線 性 成 長 接 觸 到 其 它 球 晶 PES球晶成長速率較PLLA快 0.973 μ m/min 接 觸 到 其 它 球 晶 Fig. 5. Temperature dependence of spherulitic growth rates of neat PLLA and neat PES. Results and discussion 5 ℃ /min 降溫 62.9 ℃ 57.5 ℃ 混摻20%的PES ，會抑制PLLA的結 晶；混摻40%以上的PES ，PLLA結 晶峰消失。 PLLA/PES混摻，些微抑制PES的結 晶，但仍保有PES相的結晶。 94.2 ℃ 99.8 ℃ (Tc) Fig. 6. DSC traces of PLLA/PES blends cooled from the melt at 5 ℃ /min. PES 含量 太少 Results and discussion Isothermal crystallization PLLA/PES混摻，發現PLLA結晶速 率較純PLLA快 Fig. 7. (a) Plots of relative crystallinity of PLLA crystallized at 100 ℃ versus crystallization time for PLLA/PES blends Results and discussion Avrami equation n ：成核機制 k ：結晶速率常數 Fig. 7. (b) the Avrami plots of PLLA/PES blends crystallized at 100 ℃. Results and discussion 混摻PES後，不改 變PLLA的結晶機制 isothermal crystallization of PLLA from the melt at 100 ℃ and the isothermal crystallization of the PES at 67.5 ℃ from the liquid phase in the presence of previously crystallized PLLA. 混摻PES後，提升 PLLA的結晶速率 相分離區域提供了有利的結晶成核點 PES的結晶型態不 受混摻PLLA後影響 隨PLLA含量增加， PES結晶速率變慢 相分離區域存在PLLA的結晶 Results and discussion PLLA與PES混摻後會各自結晶， 不會改變晶體結構。 16.31 ° (PLLA) 18.55 ° (PLLA) 20.8 ° (PES) 23.23 ° (PES) Fig. 8. WAXD patterns of PLLA/PES blends. Results and discussion 混摻PES進而改善PLLA的脆性 高模數、脆性材料 Fig. 9. Tensile testing results of PLLA/PES blends. Results and discussion (a) 純PLLA – 表面光滑 (脆性斷裂) (b) PLLA/PES (80/20) – (不可溶混) PES均勻分散於PLLA基材中 (c)(d)(e) 增加PES含量 兩連 續相 有效提升PLLA的機械 性質 (脆 延展性) (f) 純PES – 表面粗糙 (韌性) Fig. 10. SEM images of the fracture surfaces of PLLA/PES blends after tensile testing: (a) 100/0, (b) 80/20, (c) 60/40, (d) 40/60, (e) 20/80, and (f) 0/100. Conclusions PLLA/PES混摻分別顯示其各自熔點 (Tm) ，表示為不可溶混系統。 熔融淬火樣品，混摻PES可提升PLLA的 結晶度，而PES結晶度變化不大。 恆溫結晶結果發現，混摻後，PLLA與 PES兩者的結晶機制不改變；隨PES含量增 加，PLLA的結晶速率加快，而PES結晶速 率變慢。 Conclusions 由拉伸測試發現，混摻PES 能有效提 升PLLA的斷裂延伸率且仍保有相當的模 數。 SEM顯示，PLLA/PES混摻，由脆性斷 裂轉變為韌性斷裂。