熔紡大直徑聚乳酸單絲的制備與性能研究

楊青山，毛雯雯，李大偉，鄧炳耀，劉慶生

(江南大學(xué) 生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無(wú)錫 214122)

隨著工業(yè)體系的發(fā)展，合成纖維種類越來(lái)越豐富，但其主要原料來(lái)源于日益枯竭的石油資源，而且其衍生物不可降解等環(huán)境問(wèn)題日趨嚴(yán)重[1]。聚乳酸(PLA)作為一種可生物降解、可再生的高分子材料，其原料來(lái)源于自然可再生資源，廢棄物可降解為水(H2O)和二氧化碳(CO2)[2]，有望成為傳統(tǒng)合成纖維的綠色替代原料,因而受到眾多研究者的關(guān)注。

大直徑PLA單絲具有良好的生物相容性和吸收性，在醫(yī)療領(lǐng)域可作為紡織支架培養(yǎng)各種人體器官[3]；同時(shí)具有一定的強(qiáng)度及可降解性，在農(nóng)林領(lǐng)域可作為植物生長(zhǎng)藤架和動(dòng)物圈養(yǎng)防護(hù)繩來(lái)使用[4]。大直徑PLA單絲的直徑為0.08～5.00 mm，其紡絲成形工藝與常規(guī)纖維成形工藝相比具有水冷卻、聚合物熔體單孔擠出量大等特點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)對(duì)熔紡大直徑PLA單絲的工藝研究較少。張軍[5]采用纖維級(jí)PLA為原料進(jìn)行一級(jí)拉伸，研究了拉伸倍數(shù)(2～7)與PLA單絲拉伸強(qiáng)度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)隨著拉伸倍數(shù)的增加，拉伸強(qiáng)度增大，斷裂伸長(zhǎng)率下降，并且在7倍拉伸時(shí)拉伸強(qiáng)度最大，達(dá)470.9 MPa；劉淑強(qiáng)[6]采用6202D型PLA切片為原料，探討了紡絲工藝對(duì)PLA單絲性能的影響，在3倍拉伸條件下，PLA單絲拉伸強(qiáng)度達(dá) 202.7 MPa；李琪等[7]采用左旋結(jié)構(gòu)和右旋結(jié)構(gòu)絡(luò)合的PLA為原料，通過(guò)中低速紡絲工藝，拉伸倍數(shù)分別為2.7，3.2，3.7，4.2，發(fā)現(xiàn)隨著拉伸倍數(shù)的提高，PLA長(zhǎng)絲拉伸強(qiáng)度增大，斷裂伸長(zhǎng)率下降，并在3.7倍拉伸時(shí)拉伸強(qiáng)度最大，達(dá)295.3 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為12.8%。

目前PLA的牌號(hào)眾多，為了更好地了解PLA的結(jié)構(gòu)與性能，加快大直徑PLA單絲在國(guó)內(nèi)的推廣應(yīng)用，作者采用牌號(hào)為L(zhǎng)X175和2500HP的可生物降解的PLA為原料，通過(guò)熔融紡絲、2次拉伸和熱定型制備直徑為0.17～0.22 mm的大直徑PLA單絲，并探究拉伸工藝對(duì)大直徑PLA單絲的熱學(xué)性能、結(jié)晶性能和力學(xué)性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原料

PLA：牌號(hào)LX175，右旋乳酸結(jié)構(gòu)單元(D-LA)質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于4.0 %，密度1.24 g/cm3，泰國(guó)道達(dá)爾科碧恩聚乳酸公司產(chǎn)；牌號(hào)2500HP，D-LA質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.25%[8]，密度1.24 g/cm3，美國(guó)Nature Works公司產(chǎn)。

1.2 主要設(shè)備及儀器

DZG-6050D型真空干燥箱：上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司制；單絲拉伸設(shè)備：南通新帝克單絲科技股份有限公司制；Q200型差示掃描量熱儀：美國(guó)TA公司制；D2 PHASER型X射線衍射儀：德國(guó)布魯克AXS有限公司制；XL-2型紗線強(qiáng)伸度儀：上海新纖儀器有限公司制。

1.3 大直徑PLA單絲的制備

采用真空干燥箱對(duì)LX175、2500HP PLA切片進(jìn)行干燥，干燥條件為75 ℃、12 h；將干燥好的PLA切片經(jīng)螺桿擠出機(jī)擠出成形，然后進(jìn)入冷卻水槽中冷卻，最后收卷得到PLA初生絲；將PLA初生絲通過(guò)配套的拉伸設(shè)備，依次進(jìn)行一級(jí)蒸汽拉伸、二級(jí)熱風(fēng)拉伸及熱定型，得到直徑為0.17～0.22 mm的大直徑PLA單絲，工藝流程如圖1所示。一級(jí)拉伸工藝參數(shù)：拉伸溫度90 ℃，拉伸倍數(shù)分別為5.40，6.25，6.90；二級(jí)拉伸工藝參數(shù)：拉伸溫度120 ℃，拉伸倍數(shù)均為1.2；總拉伸倍數(shù)分別為6.50，7.50，8.25；熱定型溫度為120 ℃。PLA初生絲分別標(biāo)記為L(zhǎng)X175-S和2500HP-S，經(jīng)一級(jí)和二級(jí)拉伸的PLA單絲分別標(biāo)記為L(zhǎng)X175-a*b和2500HP-a*b(其中a和b分別表示一級(jí)和二級(jí)拉伸的拉伸倍數(shù))，熱定型后的PLA單絲分別標(biāo)記為L(zhǎng)X175-a*b-H和2500HP-a*b-H(a和b的含義同上)。

圖1 熔紡大直徑PLA單絲的制備工藝流程Fig.1 Process flow chart of melt-spun large-diameter PLA monofilament1—螺桿擠出機(jī)；2—冷卻水槽；3，7—卷繞輥；4—一級(jí)蒸汽拉伸裝置；5—二級(jí)熱風(fēng)拉伸裝置；6—熱定型裝置

1.4 分析與測(cè)試

熱性能：采用Q200型差示掃描量熱儀測(cè)試PLA單絲的差示掃描量熱(DSC)曲線。測(cè)試條件為氮?dú)饬髁?0 mL/min，試樣量4～6 mg，試樣以10 ℃/min的升溫速率從0升溫至200 ℃。PLA初生絲的結(jié)晶度(Xc)按式(1)計(jì)算，成品PLA單絲的Xc按式(2)計(jì)算。

(1)

(2)

式中：?Hm為PLA單絲的熔融熱；?Hc為冷結(jié)晶熱；?H∞為完全結(jié)晶熔融熱，取93.7 J/g。

結(jié)晶性能：采用D2 PHASER型X射線衍射儀測(cè)試各試樣的X射線衍射(XRD)曲線。設(shè)定參數(shù)為電壓30 kV、電流10 mA、掃描角(2θ)5°～60°、步寬0.01°逐步掃描。PLA單絲的晶粒尺寸(D)按Scherrer公式計(jì)算，見(jiàn)式(3)；PLA單絲的結(jié)晶度(Xc-XRD)按式(4)計(jì)算。

D=Kλ/Bcosθ

(3)

(4)

式中：K為Scherrer常數(shù)，取0.89；λ為X射線波長(zhǎng)，為0.15 406 nm；B為半高寬；θ為入射X射線與相應(yīng)晶面的夾角；ΣIc為結(jié)晶部分的總衍射積分強(qiáng)度；ΣIa為非晶部分的散射積分強(qiáng)度。

拉伸性能：采用XL-2型紗線強(qiáng)伸度儀在室溫下測(cè)試不同拉伸倍數(shù)下PLA單絲的力學(xué)性能。設(shè)定參數(shù)為夾持隔距500 mm、拉伸速度500 mm/min，每個(gè)試樣測(cè)試20次取平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 熱性能和結(jié)晶性能

2.1.1 DSC分析

總拉伸倍數(shù)分別為6.50，7.50，8.25的PLA單絲的DSC曲線具有相似的變化趨勢(shì)，因此選取拉伸倍數(shù)為6.50的LX175、2500HP PLA單絲的DSC曲線作為代表進(jìn)行分析。從圖2可以看出：LX175 PLA單絲的熔點(diǎn)(Tm)在150～160 ℃，2500HP PLA單絲的Tm在165～172 ℃，顯然，2500HP PLA單絲的Tm高于LX175 PLA單絲，原因是2500HP PLA中D-LA的含量低于LX175 PLA；2種PLA初生絲在60 ℃附近有吸熱峰，可能與PLA物理老化有關(guān)，在物理老化過(guò)程中聚合物鏈的纏結(jié)密度的變化會(huì)影響其力學(xué)性能[9]；PLA初生絲在100 ℃左右出現(xiàn)較大的冷結(jié)晶峰，說(shuō)明PLA初生絲的Xc較低，初生絲中大分子主要以無(wú)定形的形式存在[10]；一級(jí)拉伸后，PLA單絲LX175-5.40在玻璃化轉(zhuǎn)變附近仍存在吸熱峰和冷結(jié)晶峰，這說(shuō)明該單絲的Xc相對(duì)較低，無(wú)定形區(qū)發(fā)生了物理老化，但當(dāng)一級(jí)拉伸倍數(shù)增大到6.25和6.90時(shí)物理老化消失，說(shuō)明增大一級(jí)拉伸倍數(shù)，單絲的非晶相和分子鏈段的運(yùn)動(dòng)能力有所下降[11]，這是因?yàn)榇蟮睦毂稊?shù)使得單絲的Xc和取向度增加，抑制了其物理老化，相較于PLA單絲LX175-5.40，2500HP-5.40的吸熱峰和冷結(jié)晶峰并不明顯，而且在拉伸倍數(shù)為6.25和6.90時(shí)已經(jīng)觀察不到明顯現(xiàn)象；二級(jí)拉伸后，PLA單絲LX175-5.40*1.2和2500HP-5.40*1.2的玻璃化轉(zhuǎn)變和冷結(jié)晶現(xiàn)象較弱，拉伸倍數(shù)增加至7.50和8.25時(shí)基本消失，這是因?yàn)檫M(jìn)一步拉伸使得結(jié)晶完成，非晶區(qū)的特征變得不明顯，拉伸后單絲的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性更強(qiáng)；熱定型后，PLA單絲LX175-5.40*1.2-H和2500HP-5.40*1.2-H的玻璃化轉(zhuǎn)變和冷結(jié)晶已經(jīng)消失，拉伸倍數(shù)為7.50和8.25時(shí)現(xiàn)象也一樣；與LX175 PLA單絲的單一熔融峰相比，2500HP PLA單絲出現(xiàn)多重熔融峰，這歸因于2500HP PLA單絲的兩種晶體形成路徑，一方面是2500HP PLA單絲在紡絲及拉伸過(guò)程中形成不完美的薄片晶體，另一方面是DSC加熱掃描過(guò)程提供了足夠的冷結(jié)晶時(shí)間，形成相對(duì)更完善的片晶，此類晶體的Tm較高，熔融焓變大，相較LX175 PLA單絲，2500HP PLA單絲的Tm高約10℃，這與片晶厚度不同相關(guān)[11]。

1—LX175-S; 2—LX175-5.40; 3—LX175-5.40*1.2; 4—LX175-5.40*1.2-H

1—2500HP-S; 2—2500HP-5.40;3—2500HP-5.40*1.2;4—2500HP-5.40*1.2-H圖2 總拉伸倍數(shù)為6.50的PLA單絲的DSC曲線Fig.2 DSC curves of PLA monofilament at a total draw ratio of 6.50

從表1和表2可知：PLA初生絲的冷結(jié)晶峰溫度(Tc)在100 ℃附近，相比高D-LA含量的LX175 PLA單絲，2500HP PLA單絲的?Hc較大；一級(jí)拉伸后，PLA單絲LX175-5.40和2500HP-5.40具有較低的Tc和?Hc；二級(jí)拉伸后PLA單絲的冷結(jié)晶峰基本消失；PLA初生絲2500HP-S的Xc為6.3%～8.9%，約為L(zhǎng)X175-S的Xc的2倍；一級(jí)拉伸后，PLA單絲的Xc顯著提高，其中LX175 PLA單絲的Xc隨拉伸倍數(shù)(5.40，6.25，6.90)的增加而增大，而2500HP PLA單絲的Xc均達(dá)到55%左右；二級(jí)拉伸后，LX175 PLA單絲和2500HP PLA單絲的Xc進(jìn)一步提高；經(jīng)熱定型后，PLA單絲的Xc略有增大，這是因?yàn)樵诶爝^(guò)程中PLA單絲的結(jié)晶已經(jīng)基本完成，伴隨著非晶區(qū)解取向的產(chǎn)生，PLA單絲的結(jié)晶結(jié)構(gòu)逐步完善[12]。

表1 不同拉伸倍數(shù)下LX175 PLA單絲的DSC數(shù)據(jù)Tab.1 DSC data of LX175 PLA monofilament at different draw ratios

表2 不同拉伸倍數(shù)下2500HP PLA單絲的DSC數(shù)據(jù)Tab.2 DSC data of 2500HP PLA monofilament at different draw ratios

2.1.2 XRD分析

總拉伸倍數(shù)為6.50的LX175、2500HP PLA單絲的XRD曲線見(jiàn)圖3。

1—LX175-S; 2—LX175-5.40; 3—LX175-5.40*1.2;4—LX175-5.40*1.2-H

1—2500HP-S; 2—2500HP-5.40;3—2500HP-5.40*1.2;4—2500HP-5.40*1.2-H圖3 總拉伸倍數(shù)為6.50的PLA單絲的XRD曲線Fig.3 XRD curves of PLA monofilament at a total draw ratio of 6.50

從圖3可以看出：PLA初生絲LX175-S和2500HP-S的XRD曲線呈扁平狀；一級(jí)拉伸后，PLA單絲LX175-5.40和2500HP-5.40能夠明顯觀察到2θ為16.7°處的PLA特征衍射峰，一級(jí)拉伸倍數(shù)增加到6.25和6.90時(shí)有相同的特征衍射峰，判斷此處PLA的晶型結(jié)構(gòu)為α晶型，對(duì)應(yīng)的晶面為(200/110)[13-14]，說(shuō)明經(jīng)過(guò)一級(jí)拉伸后非晶態(tài)的初生絲已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶態(tài)；二級(jí)拉伸后，PLA單絲沒(méi)有出現(xiàn)新的衍射峰，并且在2θ為16.7°處的衍射峰更加尖銳，說(shuō)明二級(jí)拉伸有助于晶體結(jié)構(gòu)更加完善，并提高結(jié)晶度；熱定型后，不同總拉伸倍數(shù)(6.50，7.50，8.25)下的LX175 PLA單絲的衍射峰強(qiáng)度進(jìn)一步增強(qiáng)，而2500HP PLA單絲衍射峰強(qiáng)度在拉伸6.50倍和7.50倍時(shí)提高，在拉伸8.25倍時(shí)卻有所降低，這是因?yàn)闊岫ㄐ瓦^(guò)程使得單絲結(jié)構(gòu)進(jìn)一步完善，單絲結(jié)晶取得了小幅度的增大。

根據(jù)LX175、2500HP PLA單絲的XRD曲線計(jì)算得到Xc-XRD和D見(jiàn)表3。從表3可以發(fā)現(xiàn)：隨著拉伸級(jí)數(shù)的增加，PLA單絲的Xc-XRD變化趨勢(shì)與DSC測(cè)試的Xc結(jié)果相似，但是其值差異較大，尤其是LX175 PLA單絲的Xc-XRD高出DSC計(jì)算的Xc約10%以上；利用Scherrer公式計(jì)算得到D，與Xc-XRD的變化趨勢(shì)基本一致，PLA初生絲的D僅為0.20 nm左右，且隨著拉伸級(jí)數(shù)的增加而逐漸增大；熱定型后，LX175 PLA單絲的D進(jìn)一步增大，并且隨著總拉伸倍數(shù)(6.50，7.50，8.25)的增加而增大，在拉伸8.25倍時(shí)D最大，為10.52 nm，而2500HP PLA單絲的D在拉伸7.5倍時(shí)達(dá)到最大值12.35 nm，說(shuō)明通過(guò)拉伸和熱定型可以增大PLA單絲的D，進(jìn)而提高Xc-XRD。

表3 不同拉伸倍數(shù)下PLA單絲的XRD數(shù)據(jù)Tab.3 XRD data of PLA monofilament at different draw ratios

2.2 力學(xué)性能

總拉伸倍數(shù)為6.50的LX175、2500HP PLA單絲的應(yīng)力-應(yīng)變曲線見(jiàn)圖4。從圖4可知：一級(jí)拉伸后，PLA單絲LX175-5.40和2500HP-5.40的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率都相對(duì)較低，LX175 PLA單絲的斷裂伸長(zhǎng)率高于2500HP PLA單絲；二級(jí)拉伸后，PLA單絲的拉伸強(qiáng)度均有所提高，斷裂伸長(zhǎng)率整體表現(xiàn)為增大趨勢(shì)；熱定型后，PLA單絲的拉伸強(qiáng)度進(jìn)一步增大，斷裂伸長(zhǎng)率也有所提高。

1—LX175-5.40;2—X175-5.40*1.2; 3—LX175-5.40*1.2-H

1—2500HP-5.40;2—2500HP-5.40*1.2;3—2500HP-5.40*1.2-H圖4 總拉伸倍數(shù)為6.50的PLA單絲的應(yīng)力-應(yīng)變曲線Fig.4 Stress-strain curves of PLA monofilament at a total draw ratio of 6.50

從表4和表5可知：一級(jí)拉伸后，LX175 PLA單絲的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率均高于2500HP PLA單絲，并且2500HP PLA單絲的斷裂伸長(zhǎng)率隨著一級(jí)拉伸倍數(shù)(5.40，6.25，6.90)的增加而降低，在一級(jí)拉伸倍數(shù)為6.90時(shí)斷裂伸長(zhǎng)率最小，為11%，這是由于在外力作用下，單絲內(nèi)的大分子沿軸向排列更規(guī)則，取向度提高，同時(shí)誘導(dǎo)大分子結(jié)晶；二級(jí)拉伸后，2種PLA單絲的拉伸強(qiáng)度進(jìn)一步增大，LX175 PLA單絲的斷裂伸長(zhǎng)率沒(méi)有明顯變化，而2500HP PLA單絲的斷裂伸長(zhǎng)率有所提高，這是因?yàn)槎?jí)拉伸條件下，隨著拉伸倍數(shù)的增加，大分子鏈沿纖維軸向的取向程度增加，在承受外力拉伸時(shí)大分子鏈伸展程度增大，使得PLA單絲的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率均增大[15]；經(jīng)熱定型后，LX175 PLA單絲的拉伸強(qiáng)度繼續(xù)增大，而2500HP PLA單絲僅在總拉伸倍數(shù)為6.50時(shí)有所提高，在總拉伸倍數(shù)為7.50和8.25時(shí)有所降低，可能是非晶區(qū)的分子鏈段發(fā)生解取向，取向程度降低，導(dǎo)致單絲拉伸強(qiáng)度降低，在總拉伸倍數(shù)為6.50時(shí)，LX175 PLA單絲和2500HP PLA單絲均有最大的拉伸強(qiáng)度，分別為454 MPa和372 MPa，PLA單絲斷裂伸長(zhǎng)率隨拉伸倍數(shù)的增加而減小，說(shuō)明拉伸后的單絲延展度降低，結(jié)晶增大。聚合物在紡絲過(guò)程中分子鏈有兩種變化趨勢(shì)：一是流動(dòng)作用誘導(dǎo)分子鏈沿有序方向排列；二是運(yùn)動(dòng)能力強(qiáng)的分子鏈更容易發(fā)生解取向而降低有序性[11]。PLA初生絲性能較差，經(jīng)過(guò)拉伸會(huì)使其結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生變化，提高拉伸倍數(shù)使分子鏈有序排列，提高非晶區(qū)的取向并發(fā)生結(jié)晶，單絲的延展度降低，從而提高斷裂強(qiáng)度和初始模量，斷裂伸長(zhǎng)率下降；但拉伸倍數(shù)過(guò)大會(huì)導(dǎo)致大分子鏈滑移斷裂，單絲強(qiáng)力下降[16]。

表4 不同拉伸倍數(shù)LX175 PLA單絲的力學(xué)性能Tab.4 Mechanical properties of LX175 PLA monofilament at different draw ratios

表5 不同拉伸倍數(shù)2500HP PLA單絲的力學(xué)性能Tab.5 Mechanical properties of 2500HP PLA monofilament at different draw ratios

從表4和表5還可以看出：PLA初生絲經(jīng)過(guò)一級(jí)拉伸后，整體來(lái)看，隨著一級(jí)拉伸倍數(shù)的增加，PLA單絲的初始模量、屈服應(yīng)力和屈服伸長(zhǎng)率呈增大趨勢(shì)，而斷裂功和斷裂比功則表現(xiàn)出和斷裂伸長(zhǎng)率相似的變化趨勢(shì)；經(jīng)二級(jí)拉伸后，PLA單絲的初始模量提高，其中LX175 PLA單絲以LX175-6.25*1.2的初始模量最高，為8 013 MPa，2500HP PLA單絲以2500HP-6.90*1.2的初始模量最高，為9 287 MPa，并且PLA單絲的斷裂功、斷裂比功及屈服應(yīng)力較一級(jí)拉伸時(shí)明顯增大，2500HP PLA單絲在拉伸6.50倍時(shí)斷裂功最大達(dá)1 066 J，在拉伸8.25倍時(shí)屈服應(yīng)力最高達(dá)227 MPa，LX175 PLA單絲在拉伸7.50倍時(shí)屈服應(yīng)力最高達(dá)200 MPa；經(jīng)熱定型后，PLA單絲的初始模量與二級(jí)拉伸時(shí)相比變化較小，屈服應(yīng)力和屈服伸長(zhǎng)率較二級(jí)拉伸時(shí)降低，LX175 PLA單絲的斷裂功較二級(jí)拉伸時(shí)有所增加，LX175-5.40*1.2-H有最大的斷裂功為922 J，斷裂比功為78 MJ/m3，而2500HP PLA單絲在總拉伸倍數(shù)為6.50和7.50時(shí)斷裂功有所下降。

3 結(jié)論

a.LX175、2500HP PLA初生絲為無(wú)定形態(tài)，一級(jí)拉伸后，PLA單絲的Xc顯著增大，其中LX175 PLA單絲的Xc隨一級(jí)拉伸倍數(shù)(5.40，6.25，6.90)的增加而增大，而2500HP PLA單絲的Xc均為55%左右；二級(jí)拉伸后，LX175 PLA單絲和2500HP PLA單絲的Xc繼續(xù)提高；熱定型后，2種PLA單絲的Xc與二級(jí)拉伸時(shí)相比變化不明顯，LX175 PLA單絲和2500HP PLA單絲最大Xc分別為48.0%和62.0%。

b.隨著拉伸級(jí)數(shù)的增加，PLA單絲的Xc-XRD變化趨勢(shì)與DSC測(cè)試的Xc變化趨勢(shì)相似，但是其值差異較大，尤其是LX175 PLA單絲的Xc-XRD高出DSC計(jì)算的Xc約10%以上；隨著拉伸級(jí)數(shù)的增加，D逐漸增大，熱定型后D進(jìn)一步增大；通過(guò)拉伸和熱定型可以增大PLA單絲的D，進(jìn)而提高Xc-XRD。

c.LX175、2500HP PLA初生絲經(jīng)一級(jí)拉伸后力學(xué)性能明顯提升，二級(jí)拉伸后效果更好，單絲的拉伸強(qiáng)度較高，合理控制拉伸倍數(shù)可以有效提高單絲的力學(xué)性能；熱定型后，PLA單絲的力學(xué)性能進(jìn)一步完善，在總拉伸倍數(shù)為6.50時(shí)，LX175 PLA單絲和2500HP PLA單絲均有最大的拉伸強(qiáng)度，分別為454 MPa和372 MPa，此時(shí)LX175 PLA單絲斷裂伸長(zhǎng)率28%、斷裂功922 J、斷裂比功78 MJ/m3，2500HP PLA單絲斷裂伸長(zhǎng)率36%、斷裂功1 021 J、斷裂比功80 MJ/m3。