天然植物纤维增强热塑性复合材料的研究进展

由石油化工原料制备的纤维材料的广泛应用导致环境污染问题日益严峻,研发绿色环保的新型纤维材料迫在眉睫。天然植物纤维具有可再生和可降解的特点,在当前强调绿色发展的背景下备受关注,在增强热塑性复合材料领域具有广阔的应用前景,使用天然植物纤维复合热塑性高分子聚合物制备性能优异的复合材料已经逐步发展为一项成熟的技术。该文总结了天然植物纤维结构和改性对复合材料性能的影响,综述了近年来天然植物纤维增强可降解和不可降解热塑性复合材料性能的应用进展,展望了天然植物纤维与可降解塑料复合材料的工业化前景。

冷等离子体改性聚乳酸纤维/热塑性淀粉复合材料的研究

为提高聚乳酸纤维(PLAF)与热塑性淀粉(TPS)的界面相容性并以此改善复合材料的力学性能,通过冷等离子体对PLAF进行改性处理。采用转矩流变仪制备TPS,利用模压成型制备了PLAF/TPS复合材料。探究了不同功率冷等离子体、不同纤维长度、不同纤维含量对复合材料力学性能的影响。结果表明:冷等离子体改性处理功率越高,PLAF制备的复合材料拉伸强度、弯曲强度越高,但对复合材料的冲击强度几乎无影响;纤维含量及长度的变化对拉伸性能、弯曲强度、冲击强度变化趋势的影响不同,当纤维长度为10 mm,纤维含量为20%时,纤维的综合力学性能较为良好,此时拉伸强度为16.15 MPa,弯曲强度为56.12 MPa,冲击强度为5.54 kJ/m^(2)。

完全生物可降解热塑性淀粉复合材料

在添加剂的作用下，将淀粉在螺杆挤出机中加工成热塑性淀粉复合材料。研究了添加剂复合组分对热塑性淀粉力学性能、流变学性能的影响。并用Ｘ射线衍射和扫描电镜对淀粉的结构进行了研究。结果表明，在剪切力、温度和添加剂的作用下，淀粉的颗粒结构和结晶结构受到破坏。

耐水型热塑性淀粉基生物降解复合材料的研究进展

淀粉由于来源广泛、价格低廉、可再生、可生物降解而被公认为最具发展前景的生物降解材料之一,但其力学性能易受环境湿度影响而降低,限制了其应用。将原淀粉/TPS进行物理或化学改性,或者与疏水性生物降解塑料共混是提高原淀粉/TPS耐水性的重要途径。主要综述了改善热塑性淀粉材料耐水性、提高力学性能的方法;另外,分别总结了国内外TPS/PLA、TPS/PCL和TPS/PBS共混材料研究进展及发展趋势。

可降解热塑性淀粉/层状硅酸盐纳米复合材料的研究进展

热塑性淀粉/层状硅酸盐纳米复合材料具有常规热塑性淀粉材料所没有的结构、形态以及较常规热塑性淀粉材料具有更优异的机械性能、耐热性能和气体、液体阻隔性能等而显示出重要的科学意义和应用前景。本文综述了目前国内外热塑性淀粉/层状硅酸盐纳米复合材料的发展现状,并对其应用前景进行了展望。

热塑性木薯淀粉/SiO_2复合材料的热降解动力学

通过熔融共混法制备热塑性木薯淀粉(TPS)/二氧化硅(SiO_2)复合材料,利用热失重分析(TG)方法研究TPS/SiO_2复合材料的热降解温度及热降解动力学。结果表明,随着升温速率增加或加入SiO_2后,TPS/SiO_2复合材料的热降解温度增加。利用Kissinger方法对TPS/SiO_2复合材料热降解动力学进行研究,发现未添加SiO_2时TPS热降解活化能为206.90 kJ/mol;当添加2份SiO_2时,TPS/SiO_2复合材料热降解活化能提高到223.41kJ/mol;添加亲水SiO_2后TPS/SiO_2复合材料的热降解活化能高于添加疏水SiO_2的。采用Flynn-Wall-Ozawa方法发现,随着SiO_2的加入,TPS/SiO_2复合材料的热降解活化能增加。

光-生物可降解光敏剂/TPS/PBS复合材料的制备及性能研究

为研究聚丁二酸丁二醇酯(PBS)基复合材料的光-生物可降解性能,采用溶融热压法制备了光敏剂/TPS/PBS复合材料,研究了在光敏剂存在条件下TPS对复合材料的机械性能、热性能、光降解性能和生物降解性能的影响。实验结果表明,随着TPS含量的增加,降解速率越快,而复合材料的力学性能随之降低,且材料的结晶性能变化不明显。当TPS质量分数为30%且光敏剂质量分数为0.5%时,复合材料既能保持良好的力学性能,又能表现出良好的降解性能。

高性能可生物降解热塑性淀粉-EMMT纳米复合材料

介绍利用甲酰胺，乙醇胺塑化热塑性淀粉（FETPS）作为基材、乙醇胺活化蒙脱土（EMMT）作增强剂制备纳米复合材料。利用WAXD、SEM和TEM测试发现FETPS成功插入EMMT层间与EMMT形成插层纳米复合材料。当EMMT含量（质量分数）为5％时，该纳米复合材料的拉伸强度达到7．5MPa，耐疲劳性达到85．2％，杨氏模量从空白样品的47．2MPa上升到145．1MPa．其断裂能在RHZ25％条件下保持14天后从1．34N·m增加到1.81N·m。该复合材料同空白的FETPS相比，有效阻止了其中淀粉的重结晶，而且热稳定性和耐水性都得到提高。

菠萝叶纤维增强热塑性淀粉复合材料的性能研究

为深入研究天然纤维增强热塑性淀粉复合材料的性能,以双醛淀粉为原料,甘油为塑化剂,利用菠萝叶纤维作为增强材料,采用热压成型法制备菠萝叶纤维增强热塑性淀粉复合材料。研究了不同尺寸的菠萝叶纤维对复合材料力学性能、密度、含水率、降解性能的影响,并通过扫描电镜观察复合材料的表面和断面形貌。结果表明:加入菠萝叶纤维能有效提高复合材料的力学性能。随着菠萝叶纤维尺寸的减小,复合材料的力学性能呈现出逐渐增加再减小的趋势,当纤维尺寸为0.6 mm时,拉伸强度达到最大值7.18 MPa。当纤维尺寸>0.6 mm时,弯曲强度最佳,为13.79 MPa。随着菠萝叶纤维尺寸的减小,复合材料的密度呈现逐渐增大的趋势,含水率呈总体下降的趋势。在短期降解时间内,复合材料的失重率在常规及酵母菌两种土壤环境下呈现出随着纤维尺寸减小而逐渐减小的趋势,随着时间的延长,失重率逐渐趋向一致。

高模玻纤/聚丙烯酸热塑性树脂复合材料热解特性研究

在热固性复合材料废弃物难以高值回收处理的背景下,热塑性复合材料有替代热固性复合材料的趋势,探究热塑性复合材料的热降解机理,有利于指导热塑性复材在不同工况下的使用以及后续的回收降解。利用热失重分析仪在氮气气氛下对比研究聚丙烯酸热塑性树脂(RE)和热塑性树脂玻纤复合材料(RE-FRP)在不同升温速率下的热降解行为。结果表明:RE-FRP复合材料在热降解速率达到最大时的温度比RE纯热塑性树脂高。采用Kissinger法测定的RE体系热降解活化能为196.76 k J/mol,小于RE-FRP体系的热降解活化能232.91 k J/mol。采用Flynn-Wall-Ozawa法计算活化能,RE纯树脂体系发生降解反应的表观活化能随降解度变化波动较小,降解反应机理较简单,而RE-FRP体系的表观活化能随着降解度的增加而增加,降解反应存在更复杂的机理。研究表明,与玻璃纤维复合提高了RE-FRP热塑性树脂的热稳定性。

植物纤维素在生物降解复合材料中的应用进展

综述了近年来以植物纤维素材料为共混组分制备生物降解复合材料 。

植物纤维/热塑性树脂界面胶接作用研究

植物纤维(指植物纤维和纤维素纤维〕是自然界最为丰富的天然高分子,通过共混工艺生产的植物纤维/热塑性树脂(简称PFRTP)复合材料是有效地开发和利用这一资源的新途径。由于该复合材料具有质轻、加工性能好及可生物降解等优点,因而在许多领域有广泛的应用前景。木粉就是植物纤维中的一种,由于植物纤维有较强的极性,使其与非极性树脂(如PP、PE等)间的界面润湿性、界面粘合作用极差,导致未经表面处理的植物纤维/热塑性树脂复合材料的机械强度较低。因此解决好植物纤维与树脂的相容性,改善植物纤维/热塑性树脂界面胶接作用是提高PFRTP复合材料性能的关键技术问题。本文进行了木粉填充改性PP、ABS树脂的实验研究,对如何改善植物纤维/热塑性树脂界面胶接作用及其机理进行了探讨。

落麻纤维增强淀粉基全降解复合材料性能研究

以热塑性淀粉为基体,落麻纤维为增强体,制备淀粉基全降解复合材料,研究了纤维长度和含量对复合材料结构和性能的影响。通过傅立叶变换红外光谱发现,在纤维增强体和淀粉基体的表面形成了新的氢键,扫描电子显微镜显示落麻纤维和热塑性淀粉具有良好的界面结合。复合材料的拉伸测试结果显示,拉伸强度和弹性模量随着落麻纤维长度和含量的增加而增加,最大值分别达到25.14 MPa和1 136.36 MPa,断裂伸长率随之下降。

苎麻落麻纤维增强TPS全降解复合材料力学性能的研究

以苎麻落麻纤维为增强体,甘油/尿素/山梨醇为复合增塑剂塑化的淀粉为基质,制备全降解复合材料,并研究了纤维长度和纤维含量对复合材料的力学性能的影响。结果表明,苎麻纤维和TPS具有良好的界面结合,复合材料的拉伸强度和模量随着苎麻纤维长度和含量的增加而增加,达到25.14 MPa和1 136.36 MPa,接近于未加入纤维时的2倍,断裂伸长率明显下降,但是纤维含量的增加对断裂伸长率的影响不大。弯曲强度和模量与拉伸强度和模量呈现相似的增长趋势。

蔗髓增强热塑性淀粉可降解复合材料制备与性能研究

采用熔融共混法制备了热塑性淀粉/蔗髓复合材料(TPS/BP),并对该复合材料的力学性能、吸湿性和微观结构进行了研究,通过红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)分析了蔗髓增强热塑性淀粉的机理。结果表明:随着BP用量的增加,TPS/BP的拉伸强度逐渐提高,而断裂伸长率则明显下降;拉伸弹性模量则呈先增大后减小的趋势,在BP用量为20%时,拉伸弹性模量达到最大值(159.13 MPa)。BP的加入降低了TPS的吸水率,而且随其用量的增加,TPS/BP的吸水率逐渐降低。红外光谱和微观形貌分析表明,BP和TPS基体之间形成了分子间氢键,二者之间具有良好的界面相容性。

Bio4self自增强PLA复合材料

以解决环境问题的愿望为动力,为实施EC塑料战略,在Bio4self项目中开发的这种复合材料完全基于生物,它易于回收、可重塑,甚至可实现工业化的生物降解。该复合材料由一种材料类型制成:聚乳酸或PLA,这是从可再生资源(如农业废料、非粮食作物或甘蔗)中提取的一种热塑性生物聚酯。

淀粉基可降解塑料的研究进展

对可降解塑料进行了描述,并重点介绍了热塑性淀粉(TPS)和天然纤维强化型热塑性淀粉的国内外研究情况;并对新型的淀粉基材料聚羟基脂肪酸酯(PHA)和聚乳酸(PLA)进行了简单介绍。阐述了可降解塑料面临的问题,对其发展的趋势进行了展望。

废旧高分子材料回收利用的进展

概述了目前高分子材料的回收利用情况,在列举原有废旧聚合物回收途径的同时,详细说明了废旧聚合物回收利用的新进展,如生物侵蚀法回收废橡胶,回收橡胶与热塑性塑料的共混体,废胶粉粒子添加到水泥中,热解废塑料,塑料"再生木材",废塑料和玻璃复合商用砖等等。

新型可降解α-TCP/多元氨基酸共聚物复合材料制备与表征

通过原位共聚制备了一种新型可降解α-磷酸钙/多元氨基酸共聚物复合材料,采用FTIR、XRD、SEM和模拟体液浸泡法对其性能进行表征。结果表明:该复合材料由具有聚酰胺结构的氨基酸共聚物和α-磷酸钙组成;该材料初期降解较快,浸泡1周后材料失重6.8%,12周后材料总失重为20.1%;降解产物无强酸性物质,pH在6.6～7.0范围内;材料吸水率在11%左右,浸泡过程中无明显变化。扫描电镜分析表明,浸泡2周后,材料表面变得光滑,并有少量沉积物生成;随着浸泡时间增加,表面沉积物逐渐增加,12周时大量的沉积物几乎覆盖了样品全部表面。XRD分析表明沉积物为羟基磷灰石,这说明材料具有良好的生物活性;浸泡12周后,去除样品表面沉积物,用XRD分析其直接接触液体的表面和未接触液体的内部表面,发现材料表面的两相结晶峰宽化,而材料内部无显著变化,表明该复合材料可能是一种表面腐蚀降解材料。该新型复合材料可望在骨修复和组织工程方面得到广泛应用。