木粉—聚乳酸复合材料的染色及其性能评价

为了丰富木塑复合材料的颜色以扩大其用途,并探索色素对木塑复合材料综合性能的影响及其机理,以毛白杨木粉和生物降解塑料——聚乳酸为原料,选用3种食品级色素(胭脂红、柠檬黄、果绿)在不同添加量的条件下制备染色木粉--聚乳酸复合材料。对染色后的复合材料进行耐水洗坚牢度、吸水吸湿性、弹性模量、抗弯强度等物理力学性能测试,并用红外光谱进行表征。结果表明:1)添加色素可以不同程度地改变木粉--聚乳酸复合材料的颜色,但色素添加量越多,复合材料的耐水洗坚牢度越弱,且高温比室温水浴使材料褪色更加明显。2)添加色素会不同程度地降低复合材料的抗弯强度,但对材料的弹性模量影响不大。果绿色素添加量为2%时,对复合材料的抗弯性能影响最小。3)果绿色素添加量为2%时,染色复合材料的吸水、吸湿性最小,与未添加色素的空白组接近。4)FT-IR表明,色素在制造过程中发生了变化或者与木材细胞中的物质产生了反应。5)色素的种类和添加量对木粉--聚乳酸复合材料的染色及物理力学性能均有一定程度的影响。添加果绿色素且当其添加量为2%时,复合材料的综合性能达到最优。

木粉/聚乳酸可降解复合材料性能研究

用生物可降解材料聚乳酸(PLA)和桉木粉(WF)为原料,制备木粉/聚乳酸(WF/PLA)复合材料,为实现木塑复合材料完全生物降解提供新思路。采用傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、同步热分析仪(TG/DSC)及电子万能试验机研究了改性前后木粉的红外结构,WF/PLA复合材料的微观形貌、热性能和结晶性能以及其力学性能。结果表明,偶联剂KH-570的烷基结构成功接枝到了木粉表面;改性后的木粉在聚乳酸基体中分散均匀;木粉的添加有利于WF/PLA复合材料异相成核结晶和热稳定性的提高;木粉对PLA起到增强作用,当木粉填量为50%(质量分数)时,WF/PLA复合材料的拉伸强度最大,值为29.9MPa,比纯PLA提高了10MPa,木粉填量为30%(质量分数)时,WF/PLA复合材料的弯曲强度最大,值为43.2MPa,比纯PLA提高了7.3MPa。

不同增容剂对木粉/聚乳酸复合材料性能的影响

用乙二醇、甘油和聚乙二醇-400(PEG400)为增容剂,制备了木粉/聚乳酸复合材料,采用X射线衍射、扫描电镜和差示扫描量热研究了不同增容剂对复合材料的两相相容性的影响。结果表明,甘油为增容剂时,木粉和聚乳酸的界面相容性最好。对不同增容剂制备的复合材料的流变性能、力学性能和吸水率测定的结果显示,甘油为增容剂时,储能模量的斜率最小,表明木粉和聚乳酸的相互作用最强,且复数黏度介于乙二醇和PEG400之间;甘油为增容剂的复合材料力学性能优于乙二醇和PEG400为增容剂;复合材料的吸水率则随着增容剂碳链的增长而逐渐增大。

聚乳酸/木粉复合材料的结构与性能研究

以聚乳酸和杨木粉为原料制备了聚乳酸/木粉复合材料,研究了木粉处理、木粉用量对复合材料性能的影响,并对复合材料形态结构进行了观察。结果表明,与未处理木粉相比,木粉表面偶联处理使复合材料力学强度略有下降,碱处理对复合材料力学强度的提高并不明显。随木粉用量增加,复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别在木粉质量分数为40%和20%时达到最高值,比纯聚乳酸的强度分别高出41.8%和38.6%。复合材料为假塑性流体,随木粉用量增加,剪切黏度增加。光学显微镜观察发现,未处理木粉能够均匀分散在聚乳酸基体中。

甘油用量对木粉/聚乳酸复合材料性能的影响

采用甘油对木粉/聚乳酸复合材料进行增容改性,通过熔融挤出法成型,制备了木粉/聚乳酸复合材料.研究了甘油用量对木粉/聚乳酸复合材料界面相容性、热稳定性、流变性、吸水性及力学性能的影响.结果表明:甘油用量增大有利于提高木粉与聚乳酸的相容性,当用量达到9%(质量分数)时,二者的相容性明显提高;当甘油用量为6%时,木粉/聚乳酸复合材料的吸水率最低,耐水性最好;随着甘油用量的增加,木粉/聚乳酸复合材料的拉伸强度和弯曲强度均呈现先增大后减小的趋势,且在甘油用量为6%时达到最大值.

偶联处理对聚乳酸/木粉复合材料性能的影响

采用熔融挤出工艺制备了聚乳酸(PLA)/木粉(WF)复合材料。考察了木粉含量及硅烷偶联剂对材料力学性能的影响,并通过接触角测量、热重分析和扫描电子显微镜观察等对材料的性能及微观形貌进行了表征。结果表明,随着WF含量的升高,复合材料的拉伸强度逐步降低,弯曲强度出现峰值。硅烷偶联剂提高了PLA与WF的界面结合力,改善了复合材料的力学性能。

磷酸钙骨水泥/聚乳酸-聚羟基乙酸生物复合材料的实验研究

目的探讨磷酸钙骨水泥(CPC)/聚乳酸-聚羟基乙酸(PLGA)生物复合材料的理化性能,为临床应用提供理论依据。方法制备了CPC-PLGA复合材料,测定其抗压强度,通过X射线衍射(XRD)分析固化产物的物相组成、扫描电镜(SEM)观察其微观结构,并与单一的CPC材料进行对照。结果CPC-30vol%PLGA复合材料的抗压强度比单一的CPC材料提高了1倍多;与单一CPC材料相比,复合材料中CPC的固化产物羟基磷灰石晶体的聚集形态发生了改变,颗粒排列更加紧密。结论PLGA的加入可以提高CPC的抗压强度,对CPC的固化反应无不利影响,该复合材料在整形外科、骨外科及牙科领域具有较好应用前景。

复合方式对木纤维-聚乳酸生物质复合材料结构与性能的影响

为研究不同受热与剪切作用程度的复合方式对木纤维-聚乳酸(WF-PLA)生物质复合材料结构与性能的影响,分别采用常规混合、高速混合、熔融挤出法制备了WF-PLA生物质复合材料,并用DSC、TGA、GPC等方法进行了分析。结果表明:①不同复合方式对WF-PLA生物质复合材料结构与性能有显著影响。②受热与剪切作用时间最长的熔融挤出法制备的WF-PLA生物质复合材料,弯曲强度最低(25.39 MPa),密度最大(1.34 g/cm3),耐水性最好,熔点和热分解温度明显降低,聚乳酸相-Mw和-Mn分别只有聚乳酸原料的13.5%和14.6%。③受热与剪切作用时间最短的常规混合法制备的WF-PLA生物质复合材料密度最小(1.25 g/cm3),弯曲强度最高(50.98 MPa),但耐水性差,聚乳酸相-Mw和-Mn分别是聚乳酸原料的69.9%和67.3%。④受热与剪切作用适中的高速混合法制备的WF-PLA生物质复合材料弯曲强度、密度、耐水性均居中,弯曲模量最高(5.13 GPa),综合性能最好,聚乳酸相-Mw和-Mn分别为聚乳酸原料的51.0%和51.9%。⑤不同复合方式引起聚乳酸分子降解是影响复合材料性能的关键。

纳米β-磷酸三钙在聚乳酸复合材料中的分散研究

采用化学合成方法制备β 磷酸三钙(β TCP),通过研磨获得纳米级粒子。采用机械搅拌混合、超声振荡混合、分散剂研磨后超声混合等3种方法,将纳米β TCP与聚乳酸混合制得复合材料,用扫描电镜观察。结果表明:用一缩二乙二醇作分散剂研磨后,再经超声混合,可以使纳米粒子在复合材料中分散均匀,纳米β TCP与聚乳酸基体之间结合良好,粒子大小仅为300nm左右。

磷酸钙骨水泥/聚乳酸-聚羟基乙酸复合材料的制备及性能

为深入研究磷酸钙骨水泥(CPC)/聚乳酸-聚羟基乙酸(PLGA)生物复合材料的制备工艺及性能,也为临床应用提供理论依据,实验制备了CPC-PLGA生物复合材料;并通过测定该材料在模拟体液中浸泡后引起的浸泡液pH值的变化,以及采用JSM 5600LV型扫描电镜观察该材料在体外降解后的微观形貌,间接评估了该材料引起体液pH值的变化以及该材料降解性能对人体细胞和骨组织可能存在的影响。结果表明,所制备的CPCPLGA复合材料没有引起浸泡液pH值的较大波动,该值始终处于人体安全范围之内,对人体细胞的刺激影响将会较小;由于该材料复合了高分子聚合物PLGA,使其具有良好的降解性,可为骨组织细胞、血管等的粘附和生成创造良好的条件。

层状α-磷酸锆的有机改性及其与聚乳酸复合材料研究

通过对层状α?磷酸锆进行二次改性,制备具有力学性能改善的聚乳酸复合材料。首先合成一种新型阳离子插层剂十一烷醇三甲基溴化铵(UHTB),并将其用于层状化合物α?磷酸锆(α?ZrP)的改性,制备得到UHTB与α?ZrP杂化物(UHTB?ZrP),然后,利用丙交酯原位聚合对UHTB?ZrP进行表面接枝改性,得到二次改性层状α?MZrP,进而采用溶液浇铸法制备聚乳酸/有机改性α?磷酸锆复合材料(PLA/MZrP)。分别用红外光谱分析仪、激光粒度仪、X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、旋转流变仪和热重分析仪等对层状α?ZrP的插层过程、微观结构以及PLA/MZrP复合材料的流变性能和热稳定性等进行表征与分析。结果表明:经过一次改性可获得层间距达到1.40 nm的UHTB?ZrP,经两步改性可获得层间距达3.80 nm的MZrP,这种纳米片层能均匀分散在PLA基体中形成纳米复合结构,并使其力学性能、加工性能和热稳定性得到改善。当添加质量分数为1%的MZrP时,PLA/MZrP复合材料的拉伸强度从31.3 MPa提高到53.5 MPa,比纯PLA提高了70.9%,而复数黏度则随着MZrP含量的增加而显著降低。当添加质量分数为3%的MZrP时,在170℃10 Hz时其复数黏度从968.1 Pa·s降低到78.7 Pa·s,比纯PLA降低了91.9%。此外,添加少量的MZrP后,PLA/MZrP复合材料的热稳定性也得到一定的改善。

丙交酯改性纳米SiO_2/聚乳酸-环氧大豆油复合材料的制备及其性能的研究

采用外消旋丙交酯(D,L-LA)在辛酸亚锡(Sn(Oct)2)催化下对纳米SiO_2进行表面改性处理,所得的接枝物(PDLLA-g-SiO_2)与聚乳酸-环氧大豆油共聚物(PDLLA-ESO)共混制备纳米复合材料(PDLLA-ESO/g-SiO_2)。采用红外光谱、热重分析、粒径分析以及沉降实验对接枝物进行表征,结果表明,纳米SiO_2经改性处理后,表面成功接枝了低聚乳酸,随反应时间的延长接枝量逐渐增大,在36h时接枝率最高达28.4%,粒径明显减小,最小为93.2nm,团聚现象得到改善,表现出良好的溶剂稳定性和分散性。并对纳米复合材料的力学性能进行了测试,结果显示,PDLLA-ESO与接枝物共混后,复合材料的力学性能提高,当改性粉体质量分数为4%时,材料的力学性能最佳,拉伸强度为36.3MPa,断裂伸长率为9.1%,均高于PDLLA-ESO相应数值。

木粉对聚乳酸/木粉复合材料非等温冷结晶的影响

采用熔融共混法制备了聚乳酸/木粉复合材料,通过差示扫描量热法和偏光显微镜研究了木粉对复合材料非等温冷结晶行为的影响。结果发现:添加质量分数为4%的木粉,可以使聚乳酸的结晶度提高4.1%、结晶温度降低11.8℃、结晶速率加快。修正后的Avrami方程和MO方程能准确地描述非等温冷结晶过程。聚乳酸和聚乳酸/木粉复合材料的Avrami指数约为3,木粉质量分数为4%时,结晶速率常数最大。利用Kissinger模型计算的复合材料的结晶活化能为62.5 k J/mol,木粉使复合材料成核密度增加,球晶数量增多。

聚乳酸/乙烯-醋酸乙烯酯共聚物/碳酸钙复合材料的性能研究

采用熔融共混法制备了聚乳酸/乙烯-醋酸乙烯酯共聚物/碳酸钙(PLA/EVA/CaCO3)复合材料,利用差示扫描量热仪、X射线衍射仪、偏光显微镜、扫描电子显微镜、力学性能测试和热变形温度测试等手段,研究了EVA和CaCO3对复合材料的结晶性能、断面形貌、力学性能和耐热性能的影响。结果表明,EVA具有增韧作用,但降低了复合材料的强度和耐热性;而CaCO3可以提高复合材料的强度、韧性、结晶性能和耐热性能;CaCO3与EVA的加入对PLA有协同增韧作用,且不改变PLA的晶型;当PLA/EVA=90/10、加入10%(质量分数,下同)的CaCO3时,复合材料有最佳的综合性能。

ACR改性对3D打印木粉/聚乳酸复合材料性能的影响

采用熔融沉积(FDM)法3D打印木粉(WF)/聚乳酸(PLA)复合材料,为了进一步提高打印样品的性能,采用丙烯酸类树脂(ACR)作为改性剂,研究了ACR改性对复合材料相关性能的影响。结果表明,采用ACR改性,降低了WF/PLA复合材料的流动性,但仍能满足3D打印的工艺要求;随着ACR含量的增加,去离子水在复合材料表面的接触角先逐渐增大后逐渐降低,当ACR含量为PLA质量的5%时,接触角最大,其值为73.1°;玻璃化转变温度逐渐升高,但是,当ACR含量大于PLA质量的5%后,玻璃化转变温度增加幅度相当微小。采用5%ACR改性后,复合材料的拉伸强度有小幅增大,断裂伸长率和冲击强度均显著提高,分别增大了46.42%和17.53%;另外,ACR改性提高了FDM-3D打印WF/PLA复合材料的热稳定性能,降低了其吸水性,其在30℃时的储能模量由改性前的3031.61 MPa提高到3877.39 MPa。

成纤相组成对PBAT/PLA微纤复合材料形貌及性能的影响

通过在聚乳酸(PLA)中加入滑石粉及扩链剂(ADR-4468),然后利用双螺杆挤出制备了成纤相母粒,并采用自制的多级挤出拉伸装置制备了含有不同成纤相组成的聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(PBAT)/PLA微纤复合材料。通过熔体流动速率(MFR)试验机、扫描电子显微镜、万能试验机及旋转流变仪对成纤相母粒的MFR及微纤复合材料的微观形貌、力学性能、流变性能进行了分析。结果表明,随着滑石粉及ADR-4468含量的增加,成纤相母粒的MFR逐渐减小,当ADR-4468质量分数为0.7%时,M6-0.7母粒的MFR为1.9 g/10 min。随着ADR-4468含量的增加,形成的PLA微纤直径增大、长度明显减小,当ADR-4468含量为0.7%时,只有少量的PLA形成短状微纤。PLA微纤含量为10%时,PLA-10试样的拉伸强度最大,为53.8 MPa,是PBAT的1.49倍,但断裂伸长率大幅下降。随着PLA微纤含量增加,微纤复合材料的拉伸弹性模量逐渐增大。所有含PLA微纤的试样,其储能模量(G')均随角频率(ω)的增大而增大。随着成纤相母粒中滑石粉含量的增加,试样的G'和复数黏度(η*)均减小,所有成纤相母粒中含有ADR-4468的微纤复合材料,其G'及η*均高于未含ADR-4468的试样。

硅烷/有机蒙脱土改性木粉/聚乳酸复合材料的物理力学性能

分别对杨木木粉进行硅烷偶联剂改性、有机蒙脱土(OMMT)悬浮液改性、先硅烷偶联剂再OMMT悬浮液改性、先OMMT悬浮液再硅烷偶联剂改性,然后与聚乳酸(PLA)复合制备木粉/聚乳酸复合材料,测试其吸水率、吸水厚度膨胀率和抗弯强度等物理力学性能,探索不同改性方法对木粉/聚乳酸复合材料性能的影响。结果表明木粉经硅烷偶联剂改性后表面附着了一层连续的物质,而经OMMT悬浮液浸泡后,木粉表面有蒙脱土颗粒沉积;复合材料经过硅烷偶联剂或有机蒙脱土改性之后吸水率和吸水厚度膨胀率均有所下降,抗弯强度增加,但对弯曲模量增强效果不明显;先有机蒙脱土悬浮液再硅烷偶联剂改性制备的复合材料改性效果较优,能够进一步提高其物理力学性能。

APP对木粉-HDPE复合材料阻燃和力学性能的影响

以聚磷酸铵(APP)对木粉-HDPE复合材料(WF-HDPE)进行阻燃处理,用锥形量热仪系统评价复合材料的阻燃性能,并进行等温燃烧反应动力学分析,用万能力学试验机进行静态力学试验。结果表明,在35 kW/m2热辐射流量下,APP添加量达到15%时,WF-HDPE燃烧热释放速率(RHR)峰值和总热释放量(THR)均降低约50%、成炭率提高150%,表现出显著的阻燃作用;可用动力学模型ln(1-α)=-kt+C描述WF-HDPE的等温燃烧反应,APP的加入使反应速率常数k降低、半衰期延长。APP对WF-HDPE的冲击性能有显著的不利影响,但能改善刚性,对弯曲强度和拉伸强度影响不大。综合阻燃性能与力学实验结果,APP的适宜添加量为15%左右。

增容剂对废旧PS/PE-HD/废旧ABS/木粉复合材料性能的影响

以过氧化二异丙苯(DCP)为引发剂,在转矩流变仪中分别制备了丙烯酸(AA)接枝聚苯乙烯(PS-g-AA),马来酸酐(MAH)、AA 接枝 PS[PS-g-(MAH-co-AA)]和 MAH、醋酸乙烯酯(VAc)接枝 PS[PS-g-(MAH-co-VAc)]三种增容剂。经红外光谱分析,所得产物均为目标产物。接枝率测定结果表明,三种增容剂中 PS-g-(MAH-co-VAc)的接枝率最高,达到2.43%。研究了三种增容剂对木塑复合材料性能的影响。结果表明:三种增容剂均可提高木塑复合材料的力学性能和加工性能。扫描电镜测试结果同时表明,增容剂能更好地提高木塑复合材料中基体与木粉的界面黏结强度。

聚乳酸-聚乙二醇共聚物/表面接枝复合纤维材料与成骨细胞的黏附、增殖及活性

背景:大量的研究表明,应用于骨组织工程的材料,如羟基磷灰石及高分子聚乳酸等,均对骨缺损的修复起到了一定的作用。但单一的材料在组织相容性及仿生学等特点诸多方面,无法满足骨组织生长的需要,将现有的单一材料进行改性再复合产生新的材料是骨组织工程发展的一个重要方向。目的:通过静电纺丝技术制备共混的聚乳酸-聚乙二醇共聚物/表面接枝羟基磷灰石复合纤维材料,探讨表面接枝羟基磷灰石的引入及其在材料中的含量对成骨细胞在新型材料黏附、增殖和细胞活性的影响。方法:通过调整静电纺丝溶液中聚乳酸-聚乙二醇共聚物和表面接枝羟基磷灰石的4个质量百分数比例,5%/0%,5%/5%,5%/10%,5%/15%,分别制备的4种新型材料(样品1,2,3,4)与小鼠成骨细胞共培养,在特定的时间点,通过细胞染色、碱性磷酸酶检测等实验方法,获得4种不同材料对与之共培养的成骨细胞的相关数据。通过对上述数据进行统计分析,评价新型材料对成骨细胞黏附、增殖能力及细胞活性的影响。结果与结论:在细胞黏附实验中,3组含有表面接枝羟基磷灰石成分的新型材料与不含的材料相比,细胞数量均增长明显,各组细胞增殖情况和碱性磷酸酶活性从高到低依次为样品3组>样品4组>样品2组>样品1组(P<0.05)。结果证实,聚乳酸-聚乙二醇共聚物中引入表面接枝羟基磷灰石后其生物活性得到提高,且新型材料中表面接枝羟基磷灰石含量可影响材料与成骨细胞相容性及细胞活性。