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。

MXene-氧化石墨烯改性碳纤维/聚乳酸复合材料制备及其力学性能

为提高聚乳酸(PLA)的力学性能,以碳纤维(CF)为增强体,研究了CF、聚乙烯亚胺(PEI)和MXene-氧化石墨烯(MXene-GO)改性CF对PLA力学性能的影响。首先,通过PEI在CF表面引入活性胺基基团,得到PEI-CF;其次,通过MXene-GO改性CF-PEI;最后,通过双螺杆挤出机和注射成型方法制备了不同CF/PLA复合材料,探究了PEI和不同MXene-GO质量分数改性CF对CF/PLA复合材料力学性能的影响。结果表明:PEI和MXene-GO改性后CF/PLA复合材料的弹性模量得到了改善;由于纤维的长度小于临界增强长度,PEI和MXene-GO改性对CF/PLA复合材料的拉伸强度影响较小;此外,随着MXene-GO的添加及其质量分数的增加,CF-PEI/PLA复合材料拉伸断裂面越来越不平整,PEI-MXene-GO改性后的CF/PLA复合材料断裂面出现断裂碎片。

废纸纤维改性聚乳酸复合材料性能研究——以应用于运动鞋领域为例

聚乳酸纤维材料是一种兼具优异环保性和物理性能的新型复合材料。为探究聚乳酸纤维材料在运动鞋领域中的应用可行性,借助废纸纤维对一般聚乳酸纤维材料进行了改性,借助发泡机、注塑机、鞋底成型机等设备制备了一种废纸改性聚乳酸复合材料运动鞋鞋底,对该鞋底的综合性能进行试验分析。结果表明:与传统的运动鞋鞋底材料相比,废纸纤维改性聚乳酸复合材料鞋底在力学性能、环保性能等方面具有显著优势,在减震方面优势不明显。

废纸纤维聚乳酸复合材料的制备及性能研究——以应用于极简跑鞋加工领域为例

为解决现有聚乳酸复合材料应用于极简跑鞋加工领域时存在的韧性不足、脆性大等问题,借助废纸纤维对聚乳酸复合材料进行了共混加工,对影响废纸纤维聚乳酸复合材料性能的因素如废纸纤维的打浆时间及其掺量等进行分析。结果表明:当废纸纤维打浆时间为30min,废纸纤维掺量为25.0%时,废纸纤维改性后的聚乳酸复合材料拉伸强度、弯曲强度分别达到了24.3MPa、44.4MPa,与一般聚乳酸复合材料相比更适合应用于极简跑鞋等的加工环节。

基于生物基可降解聚乳酸PLA复合材料的改性进展与应用

聚乳酸(PLA)因其来源于玉米、甘蔗等可再生资源,具有良好的生物降解性能而广受关注,是一种环境友好的生物基可降解聚合物。然而,纯PLA材料在应用中存在许多限制,如脆性大、耐热性差、力学性能不足等。因此,PLA复合材料改性成为人们研究的热点。本论文综述了生物基聚乳酸PLA复合材料的改性进展与应用。首先,介绍了PLA复合材料的基本性质与制备方法。其次,重点探讨了PLA复合材料的各种改性技术,包括增强改性、增韧改性、以及热性改性方法。每种改性技术都在提升PLA材料在实际应用中的性能方面发挥了重要作用。本论文旨在为PLA复合材料的进一步研究提供理论支持,并为其在实际工业中的应用提供指导。

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。

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。

木纤维添加量对木纤维/聚乳酸复合材料性能影响

通过共混熔融挤出、注塑成型制备杨木纤维(wood fiber,WF)/聚乳酸(poly lactic acid,PLA)(WF/PLA)复合材料,探究不同木纤维添加量(1%、5%、10%、20%)对复合材料性能的影响。结果显示:随着木纤维添加量的增加,其与聚乳酸界面的相容性变差,复合材料的疏水性、拉伸和弯曲强度下降,拉伸和弯曲模量增加;在木纤维的添加量为1%时,复合材料的热稳定性较好;缺口冲击强度和断裂伸长率相比纯聚乳酸分别提高了45.9%和13.2%。堆肥降解实验表明,添加20%木纤维的复合材料在第8个月的质量损失率达到55.7%,复合材料中聚乳酸基体的重均和数均分子量分别降低至80和40 kDa,有助于复合材料降解。研究为聚乳酸性能优化提供一定的理论基础和技术支撑,有助于拓展天然植物纤维/聚乳酸复合材料在包装和农业生产等领域的应用。

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。

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.

国内有关植物纤维/聚乳酸复合材料在3D打印领域应用的研究

聚乳酸(PLA)是一种新型绿色友好材料,是熔融沉积(FDM)3D打印成型技术中使用最多的原材料之一,但价格较高、耐热性差、韧性差等缺陷在一定程度上制约了它在3D打印领域的应用与发展。为克服此不足,国内学者开展了大量的植物纤维与PLA复合并将其应用于FDM 3D打印领域的研究。对此方面的研究进展进行综述,并对植物纤维/PLA复合材料在3D打印领域的未来进行了展望。

聚乳酸/木粉复合材料的制备与力学性能研究

以聚乳酸(PLA)为基体,木粉为填料,分别采用热压成型和注塑成型方法制备了PLA/木粉复合材料。实验研究结果表明:当木粉用量由20%增加到60%时,PLA/木粉复合材料的拉伸强度由41.83 MPa降至15.96MPa;弹性模量由1 035.96 MPa降至283.43 MPa,断裂伸长率由7.04%降至1.73%。

聚乳酸/木粉复合材料的制备及其性能研究

采用溶液共混法,以木粉为改性剂制备了聚乳酸基生物降解复合材料。研究了木粉用量对复合材料的玻璃化转变温度、力学性能、韧性及形态的影响,并考察了木粉的表面改性处理对复合材料韧性的影响。结果表明,木粉的添加可明显提高聚乳酸的韧性。SEM分析结果表明,木粉与聚乳酸之间的界面结合是复合材料的主要增韧机理。