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。

聚乳酸/木粉复合材料的力学及吸水性能研究

采用聚乳酸(PLA)及偶联剂马来酸酐(MAPP)对木粉进行改性,研究采用熔融共混方法制备的聚乳酸/木粉复合材料的力学性能、吸水性能、微观特性,以及宏观与微观之间的联系。研究结果表明力学性能方面,随着木粉含量从10g增加到25g,最大拉力增加了4倍,抗拉强度增加了3倍;偶联剂使用后,最大拉力和抗拉强度较未使用前最大增加值都超过了1倍。吸水性能方面,随着木材成分的增加,复合材料的吸水率同时增加,2和24h增重最多分别为2.85%和8.12%;偶联剂的使用降低了复合材料的吸水率,2和24h增重最多分别为0.72%和3.58%。最后使用电子扫描显微镜(SEM)观察发现同样木粉含量,添加偶联剂后界面更加光滑,PLA与木粉之间的粘合更紧密。

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。

木粉成核剂对聚乳酸/木粉复合材料性能的影响

采用熔融共混法制备聚乳酸／木粉复合材料，研究木粉对复合材料性能的影响。示差扫描量热法（DSC）用于研究复合材料的结晶行为变化规律。结果表明，添加4％木粉的复合材料的冲击强度是34．57 J／m，与PLA的冲击强度32．15 J／m相比几乎没有变化，但复合材料的拉伸性能稍有降低。而添加4％木粉可以使复合材料的非等温结晶能力增加，导致聚乳酸结晶速率加快，Avrami指数在1．97—2．26，成核机理不易受降温速率的影响，木粉充当了复合材料的成核剂。

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。

高耐热性聚乳酸/木粉复合材料的制备与性能研究

聚乳酸(PLA)的结晶性能较差,导致其产品的耐热性能较差,极大地限制了聚乳酸的应用范围。采用木粉(WF)与聚乳酸熔融共混,同时添加少量的成核剂多酰胺类化合物(MA),制备高耐热性聚乳酸/木粉复合材料。研究了木粉、成核剂以及两者同时添加对复合材料结晶性能、耐热性能以及力学性能的影响。结果表明,木粉和成核剂多酰胺类化合物的加入对聚乳酸具有协同成核的作用,添加质量分数为0.3%的多酰胺类化合物和质量分数为30.0%的木粉,聚乳酸的结晶速率大幅上升,复合材料的维卡软化点提高到146.5℃,远高于纯聚乳酸的维卡软化点61.6℃,有效地提高了聚乳酸的耐热性能。同时,聚乳酸复合材料的拉伸强度也略有提高。

聚氨酯预聚体改性聚乳酸/木粉复合材料的制备及表征

通过共混挤出法制备聚氨酯预聚体(PUP)改性的聚乳酸/木粉(PLA/WF)复合材料,并对复合材料进行力学性能测试、动态热机械分析、接触角测量以及断面扫描电镜分析。力学性能分析表明:当PUP用量(以PLA和WF的质量计)为20%时,复合材料断裂弯曲应变和冲击强度分别为5.78%和18.3 k J/m2,较未改性的复合材料分别提高了209%和123%,PUP显示出较好的增韧效果。动态热机械分析表明:随着PUP用量的增加,复合材料中PUP相和PLA相的玻璃化转变温度均有所下降,并且储能模量显著降低,材料韧性得到改善。PUP的加入可显著提高复合材料对水的接触角,材料疏水性能得到改善。当PUP用量为25%时,接触角达83.7°,较未增韧复合材料接触角(66.6°)提高25.7%。拉伸断面的扫描电镜分析表明:添加PUP的复合材料断面有更多的木粉被拉出且空穴变多,断面更为不平整,呈现韧性断裂的特征。

功能型植物纤维增强聚乳酸复合材料研究进展

天然植物纤维增强聚乳酸复合材料具有天然环保、可生物降解、力学性能较好等特点,已经成为极具发展潜力的“绿色材料”。功能型植物纤维增强聚乳酸复合材料的研发对于提升复合材料附加值、拓宽应用领域具有重要意义。因此,综述了植物纤维增强聚乳酸复合材料在阻燃、耐候、隔音、保温隔热、抗菌、色彩以及抗静电等领域的研究现状和进展,分析了阻燃剂、抗老化剂、保温剂、抗菌剂、颜料以及导电填物等功能型助剂选择、内在功能性机理解析、产业化技术研发以及产品功能多样性等方面存在的问题,并展望了该领域的发展趋势,以期为进一步推动功能型植物纤维增强聚乳酸复合材料的研发提供科学依据。

竹质纤维形态对聚乳酸基竹塑复合材料性能的影响

为高值化利用竹材加工剩余物资源,以聚乳酸(PLA)为基体,竹粉纤维(BF)、竹屑纤维(BS)、竹原纤维(BN)与竹浆纤维(BP)为填料,采用密炼-注塑工艺制备了四种竹塑复合材料,研究了竹质纤维种类对其结构与性能的影响。研究结果显示,BP与BN纤维长径比更大,BS中颗粒形态较多,BF与BS质地较刚硬。BF、BN与PLA共混熔体的混炼扭矩更大,PLA/BP复合材料吸水率最大。BF,BS,BN与PLA的界面相容性较好,其添加改善了复合材料的力学性能,而BP添加降低了复合材料的力学性能。与PLA相比,在纤维质量分数为30%时,PLA/BF,PLA/BS与PLA/BN复合材料拉伸强度分别提高了17.85%,13.6%,11.89%,冲击强度分别提高24.33%,18.70%,35.57%,弯曲强度分别提高19.45%,21.45%,4.99%。PLA/BF复合材料的综合力学性能最优,其次为PLA/BS复合材料,PLA/BP复合材料最差。研究可为竹塑复合材料的开发与应用提供有益参考。

聚乳酸纳米填料增强复合材料的应用研究进展

随着环境污染问题逐渐严峻,自然资源消耗严重,生物基可降解材料不断被开发来替代传统石油基塑料,文章主要对生物基可降解材料聚乳酸(PLA)及纳米填料增强复合材料进行了综述。介绍了直接法和间接法合成聚乳酸的过程以及不同化学结构聚乳酸的物理和力学性能,阐述了不同形态纳米填料增强增韧聚乳酸的研究进展,以及在包装材料、生命医药、纺织等领域的主要应用以及存在的问题,并对聚乳酸及其纳米填料增强复合材料的未来应用进行展望,为其进一步研究和应用提供思路。

顺丁橡胶/聚乳酸复合材料的制备工艺

为了改善聚乳酸(PLA)脆性大、韧性差的缺点,将顺丁橡胶(BR)与聚乳酸进行熔融共混制备BR/PLA复合材料,并对BR/PLA复合材料进行力学性能、断面形貌及结晶形态测试.结果表明,引入顺丁橡胶会使聚乳酸的拉伸性能和冲击性能均得到明显提高,当加工温度为210℃,加工时间8 min,转子转速60 r/min,BR/PLA复合材料的综合性能最佳.随着BR含量的增加,PLA/BR复合材料的拉伸强度逐渐减小,而断裂伸长率先增加后减小,冲击强度逐渐增大.BR的加入使PLA的结晶密度减小,球晶完整性变差.

玉米秸秆填充改性聚乳酸复合材料的研究

生物质材料产量丰富、来源广泛,长久以来都没有被得到充分和有效利用。以天然生物质作为增强填料与可降解聚合物复合是提高复合材料性能的一种有效方法。本研究通过将马来酸酐(MAH)、过氧化二异丙苯(DCP)、玉米秸秆(CS)与聚乳酸(PLA)熔融共混得到PLA/CS复合材料。研究了不同生物质比例的复合材料的力学性能、吸水性能和疏水性能等,并分析了CS在最适宜添加量下的PLA/CS复合材料整体性能。因此,PLA在添加CS之后性能有明显的改善效果且有着广阔的应用前景,同时还可以降低成本,为PLA的产业化提供一定的参考。PLA/CS复合材料潜力巨大,值得我们进一步去探索和研究。

聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯/聚乳酸可降解复合材料的制备及其性能研究

以聚对苯二甲酸–己二酸丁二醇酯(PBAT)为原料,添加不同量的聚乳酸(PLA),通过双螺杆熔融共混制备了PBAT/PLA复合材料。采用傅里叶变换红外光谱仪、差示扫描量热仪和热重分析仪分别对材料复合前后的化学官能团、熔融和结晶性进行了分析研究。不同原料配比的复合材料最终通过注塑成型制备成长条状样条,在额定拉伸应变条件下分别进行了拉伸强度试验。结果表明:纯PBAT结晶性较差,当添加PLA和相容剂ADR4370S后,PBAT/PLA复合材料结晶性得到改善,在降温时出现了明显的结晶峰;PBAT/PLA复合材料的拉伸强度随PLA添加量的增加而显著增大,纯PBAT样条的拉伸强度仅为11.456MPa,当m(PLA):m(PBAT+PLA)为20%时,PBAT/PLA复合材料的拉伸强度可达15.491MPa,较纯PBAT样品提高了35%。

植物纤维/聚乳酸复合材料的研究进展

制备性能优良的植物纤维/聚乳酸复合材料是目前科研的热点之一。介绍了植物纤维的类型、化学成分、物理和力学特性,并综述了以亚麻纤维、剑麻纤维、竹纤维和椰纤维为增强体的PLA复合材料的研究进展,及相应的植物纤维预处理方法,最后展望了植物纤维/聚乳酸复合材料的发展方向。

聚乳酸/聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇/酒糟基复合材料研究

用酒糟(DG)作为填料,采用熔融共混法,将聚乳酸(PLA)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇(PBAT)、酒糟以不同质量比混合,研究了DG含量对PLA/PBAT复合材料的性能影响。结果表明:少量的DG可以均匀分散在PLA/PBAT复合材料中,且加入少量DG可以维持PLA/PBAT的机械性能,还可以改善复合材料的疏水性能,在保证力学性能的前提下,DG加入可以有效降低PLA/PBAT复合材料的成本,为今后企业的生产提供一定的参考。

聚乳酸/芦苇纤维复合材料降解性能研究

采用熔融共混法制备了不同比例的聚乳酸/芦苇纤维(PLA/RF)共混物,并通过吹塑制备了相对应的薄膜。研究了在蛋白酶K的作用下不同RF含量的PLA/RF薄膜的生物降解性能,同时用差示扫描量热法(DSC)和扫描电子显微镜(SEM)测定了样品降解过程中的结晶行为以及表面形貌变化。结果表明,RF对PLA的酶解降解有促进作用,随着RF含量的增加PLA/RF复合材料的酶解速率提升,其中含有30%(质量分数,下同)芦苇纤维的PLA/RF薄膜的降解速率最大,16天内可降解81.11%。研究还表明,加入芦苇纤维可以降低PLA的结晶度,从而影响降解速度。

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。

还原氧化石墨烯接枝聚己内酯/聚乳酸复合材料的制备及其性能

为了提高聚乳酸(PLA)的综合性能,拓宽聚乳酸复合材料的应用领域,以还原氧化石墨烯(rGO)接枝己内酯(CL)作为纳米填料(rGO-PCL),通过溶液共混制备rGO-PCL/PLA复合材料,并研究rGO-PCL的化学结构、微观形貌和分散性,讨论rGO-PCL质量分数对rGO-PCL/PLA复合材料的微观结构、力学性能、热性能和水接触角的影响。结果表明:rGO-PCL纳米填料在共混溶液中具有良好的分散性;与纯聚乳酸相比,当rGO-PCL质量分数为1%时,在PLA基体中的分散性最佳并且亲水性优异,复合材料拉伸强度提高了19%,断裂伸长率提高了180%,热稳定性和结晶度也得到显著提高;rGO-PCL/PLA有望应用于纺织纤维、3D打印材料和包装材料等领域。

次磷酸钙阻燃聚乳酸复合材料的热解特性

采用熔融共混法制备了一系列的聚乳酸/次磷酸钙(PLA/CaHP)复合材料,使用热重分析仪探究CaHP和PLA/CaHP复合材料的热降解行为,证明了与PLA相比,CaHP的低温分解性造成复合材料的初始分解温度(T_(-5%))、中点分解温度(T_(-50%))和最大热失重温度(T_(max))均显著降低;而且,随着CaHP添加量从5%升高至30%,PLA/CaHP复合材料的T_(-5%)和T_(max)分别约为340、372℃,但是,T_(-50%)从368.4℃升高至373.5℃,提高了约5℃;热重-红外测试结果表明,添加CaHP后,不仅能显著降低热解气相产物的总体含量,而且能有效地抑制碳氢化合物、CO、羰基化合物和芳香族化合物等可燃性气体生成,同时,显著提高了水蒸气和CO_(2)的释放量,这表明,CaHP能够催化基材脱水成炭,通过水蒸气和CO_(2)稀释可燃气体与氧气浓度以及CaHP分解产生的磷酸钙、焦磷酸钙等无机粒子补强炭层,增强抑制可燃气体逸出与热氧交换,从而实现气相与凝聚相的协同阻燃。

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。