玄武岩纤维增强聚乳酸力学性能及耐老化性能

通过拉伸实验和老化实验，研究了玄武岩纤维含量对BF/PLA拉伸性能、抗冲击性能及耐老化性能的影响规律，通过DSC实验得到BF/PLA复合材料的结晶度，分析其耐老化原因。随着质量分数增加，其拉伸强度增加可达到141 MPa，弹性模量达到5 GPa，达到峰值后又减小。质量分数达到30%时，缺口冲击强度和非缺口冲击强度分别达到6.7 kJ/m²和20.76 kJ/m²。DSC实验结果表明，随着玄武岩纤维含量的增加，聚乳酸复合材料的结晶度由34.6%增加到54.6%，而结晶度的增加可以减缓聚乳酸的降解速度。当质量分数达到60%时，老化实验后的弹性模量可以保持降解前的77%，延缓降解速度较为明显。经分析，拉伸强度与玄武岩纤维质量分数呈二次多项式关系，而弹性模量与玄武岩纤维质量分数之间呈线性关系。这种函数关系不受材料力学性能下降的影响。     

玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料性能研究

以聚丙烯(PP)树脂为基体,加入玄武岩纤维(BF)和相关助剂,通过双螺杆挤出机熔融共混制得相应复合材料。考查相容剂对PP/BF复合材料性能影响、对PP/BF复合材料和PP/玻璃纤维(GF)复合材料力学性能、微观形貌和耐热氧老化等性能进行对比。通过实验数据分析,加入相容剂后,拉伸强度提高126.8%,弯曲强度提高223.8%,弯曲弹性模量提高119.9%,悬臂梁缺口冲击强度提高223.2%。在同样质量配比下,PP/BF复合材料较PP/GF复合材料拉伸强度提高9.8%,弯曲强度提高11.0%,弯曲弹性模量提高5.8%,悬臂梁缺口冲击强度降低10.7%。从微观电镜分析,加入相容剂可明显改善纤维与PP基材界面浸润程度。另外,BF比GF更易使复合材料老化,常规热氧老化剂1010和168对纤维增强PP类材料耐老化效果并不好,用等量自制热氧老化剂可解决此问题。     

聚己内酯/聚乳酸/竹纤维复合材料制备及性能

以聚己内酯（PCL）和聚乳酸（PLA）共混物为基材,竹纤维（BF）作为增强材料,硅烷偶联剂为改性剂,通过模压成型制备了PCL/PLA/BF复合材料。研究了PCL和PLA质量比、BF质量分数、硅烷偶联剂用量以及模压温度对复合材料性能影响。结果表明,适宜的PCL/PLA质量比为1∶1,BF质量分数为40 %时BF/PCL/PLA复合材料的冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率分别达到最大值11.26 kJ/m2,12.68 MPa和5.2 %;硅烷偶联剂用量为1 %时复合材料的冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率分别达到最大值15.11 kJ/m2、13.15 MPa和5.8 %;模压温度为150 ℃时,复合材料的冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率分别达到最大值14.51 kJ/m2、13.75 MPa和5.8 %。     

PLA/PBAT复合材料的结构与性能

用熔融共混法制备聚乳酸/对苯二甲酸-己二酸-1、4-丁二醇三元共聚酯(PLA/PBAT)复合材料,利用SEM和DSC对其结构和性能进行研究,结果表明:随着PBAT质量分数的增加,材料断面出现孔洞和凹槽,且孔洞尺寸逐渐变大,使PBAT和PLA的相容性变差,抑制了PLA的结晶,导致复合材料拉伸强度下降。但在一定程度下PBAT的柔性链段能改善PLA的脆性,当PBAT质量分数为30%时,冲击强度最大为5.33kJ/m~2。     

PLA/Lyocell纤维复合材料结构与性能研究

以聚乳酸(PLA)为基体,新型纤维素纤维Lyocell纤维为增强材料,通过熔融共混及注塑成型制备了PLA/Lyocell纤维可生物降解复合材料,并采用扫描电镜(SEM)、力学性能测试、差示扫描量热法(DSC)和维卡软化温度测试等手段,探讨了Lyocell纤维含量对复合材料结构和性能的影响。结果表明:随着Lyocell纤维含量的增加,PLA/Lyocell纤维复合材料的结晶度、弯曲模量和维卡软化温度均随之提高,而拉伸强度和冲击强度则呈现先上升后下降的趋势。其中当Lyocell纤维含量达到6%时,其在复合材料中的分布较为均匀,所对应复合材料的力学性能相对较好,其拉伸强度、缺口冲击强度和弯曲模量比纯PLA分别提高了15.3%、12.3%和13.0%。     

3D打印PLA/PCL复合材料的力学性能

以聚己内酯(PCL)和聚乳酸(PLA)为实验原料,分别配比PCL质量分数在10%,20%和30%的PLA/PCL混合料,再经双螺杆挤出机挤出造粒后得到PLA/PCL复合材料。分别以纯PLA和3种不同配比的PLA/PCL复合材料为实验原料,使用粒料3D打印机制备拉伸、弯曲和冲击试件,并进行力学性能测试。结果表明,纯PLA试件的拉伸强度最大,为50.64 MPa,随着PCL含量的增加,试件的拉伸强度逐渐下降;试件的断裂伸长率随着PCL的含量的增加先增高后降低,当PCL质量分数为20%时,断裂伸长率达到最大值为25%;试件的弯曲强度随PCL含量的增加逐渐下降;试件的冲击强度随PCL含量的增加逐渐增大,当PCL质量分数为30%时,试件的冲击强度达到最大值,为15.80 kJ/m~2。     

反应加工制备植物纤维增强聚乳酸复合材料的表征及性能研究

通过反应加工的方法,在制备剑麻纤维增强聚乳酸复合材料的过程中引入硫代磷酸三苯基异氰酸酯(TPTI)进行反应,实现纤维和聚乳酸之间的链接,以达到增强复合材料界面性能进而提升复合材料力学性能的目的。利用该方法制备了纤维质量分数为20%,不同含量TPTI的剑麻纤维增强聚乳酸复合材料,通过红外光谱、差示扫描量热仪(DSC)、扫描电镜(SEM)和力学测试研究TPTI的引入对复合材料微观结构和力学性能的影响。研究发现,当TPTI含量为0. 6%时复合材料的界面性能最好,此时力学性能也最佳,拉伸强度达到60. 38 MPa,弯曲强度达到89. 23 MPa,缺口冲击强度达到4. 32 k J/m~2,相比PLA/SF分别提高了31%、18. 4%和14. 7%。     

生物质纤维和改性木质素对聚乳酸结晶性能的影响

采用改性木质素(MZS)作为成核剂,生物质纤维(BF)作为增强剂,通过双螺杆挤出机制备了生物降解的聚乳酸(PLA)/BF/MZS材料。采用差式扫量热仪(DSC)、电子万能试验机和扫描电子显微镜(SEM)分析了BF和MZS对PLA材料性能的影响。结果表明,BF和MZS有效提高了PLA的结晶能力和力学性能。当BF和MZS的含量分别为15%和1%时,PLA材料结晶度提高至67.1%,在50℃/min降温速率下仍具有较高的结晶能力。105℃等温结晶时,15%BF和1%MZS的PLA材料半结晶时间降低至9.0 s,比纯PLA缩短了72.2%。当PLA含有3%BF和1%MZS时,拉伸强度和冲击强度分别为70.1 MPa和7.4 kJ/m^2,比纯PLA分别提高了7.8%和10.4%,根据SEM显示,当BF含量为3%时,在PLA材料中分布较均匀。     

竹纤维质量分数对PCL/PLA/竹纤维复合材料性能的影响

将竹纤维(BF)与聚己内酯(PCL)、聚乳酸(PLA)熔融共混,通过模压工艺制备了PCL/PLA/BF增强复合材料。研究了BF质量分数对该复合材料力学性能、热稳定性以及熔融结晶行为的影响。结果表明:随着BF质量分数的增加,PCL/PLA/BF复合材料的冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率均先增大后减小,并均在BF质量分数为40%时达到最大值,分别为11.26 k J/m2、12.68 MPa和5.2%;BF质量分数对PCL/PLA/BF复合材料的热稳定性无明显影响;BF的加入使得复合材料中PCL、PLA共混物的玻璃化转变温度降低,但不同BF质量分数的复合材料玻璃化转变温度变化不大;BF的加入使得复合材料结晶温度小幅提升,但结晶峰强度随着BF质量分数的增加而逐渐减弱。     

聚乳酸共混增韧和耐热性能的研究

将乙烯/甲基丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物(GEBMA)和滑石粉(Talc)按不同比例加入聚乳酸(PLA)基体中,熔融共混制备PLA/GEBMA/Talc共混物。将GEBMA的质量分数固定为10%,探讨了不同含量的Talc对PLA/GEBMA/Talc共混物的力学性能、流变性能、热性能、相形态以及耐热性能的影响。结果表明:GEBMA的加入提高了PLA的韧性,冲击强度从纯PLA的4.3 kJ/m~2提高到PLA/GEBMA(90/10)的21.6 kJ/m~2。随着Talc含量的增加,PLA/GEBMA/Talc共混物的拉伸强度和冲击强度降低,弹性模量增加,PLA/GEBMA/Talc材料具有良好的力学性能。Talc起到了异相成核作用,可以提高结晶速率,减小PLA的晶体尺寸,改善了共混物的耐热性能。PLA/GEBMA/Talc材料可广泛用于可生物降解的注塑产品。     

PLA/MAM合金的制备与性能的研究

采用熔融共混的方法制备聚乳酸(PLA)/聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚丙烯酸丁酯-b-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物(MAM)共混物并对其力学性能和界面结构进行了研究。研究结果表明:MAM与PLA具有一定相容性,能够有效增韧PLA,当MAM质量分数为20%时,共混物的冲击强度可达19.9 kJ/m~2,但共混物的拉伸强度、模量和结晶度随着MAM含量的增加而减小,分散相粒子的尺寸随着MAM含量的增加而增大。     

抗氧剂1010对3D打印用聚乳酸氧化降解性能的影响

为研究抗氧剂1010（KY1010）对3D打印用聚乳酸（PLA）氧化降解性能的影响,以PLA和KY1010为原料,通过挤出成型工艺制得3D打印用PLA丝材,并采用FDM工艺制备复合材料,研究KY1010添加量对PLA丝材拉伸性能、动态热机械性能、氧化诱导期以及复合材料力学性能的影响。结果表明,KY1010可有效改善PLA的抗氧化性,随KY1010添加量的增加,PLA丝材拉伸强度和储能模量先增加后减少,氧化诱导时间和氧化诱导温度逐渐增加;复合材料拉伸强度和弹性模量先增加后减少,冲击强度和缺口冲击强度逐渐提高;当KY1010添加量为0.5 %（质量分数,下同）时,PLA丝材的综合性能最好,PLA丝材的氧化诱导时间和氧化诱导温度分别提高了1 655.19 %和16.91 %,拉伸强度提高了15.35 %,储能模量最佳;复合材料的拉伸强度和弹性模量分别提高了26.04 %和33.23 %。     

PP/纳米ZnO的紫外光老化性能

将纳米ZnO(nano-ZnO)用钛酸酯偶联剂表面处理后制备聚丙烯(PP)/nano-ZnO复合材料。研究了nano-ZnO含量对复合材料耐老化性能的影响。nano-ZnO可明显改善PP树脂的紫外光老化性能。当w(nano-ZnO)为3%时,复合材料老化前后的性能差和纯PP树脂老化前后的性能差分别为:拉伸强度1.9 MPa和3.1 MPa、断裂伸长率为29.0%和66.7%、缺口冲击强度为1.1 kJ/m~2和2.9 kJ/m~2、无缺口冲击强度为1.5 kJ/m~2和3.2 kJ/m~2、球压痕硬度为4.8 MPa和5.8 MPa、维卡软化温度为3.3℃和7.0℃。     

聚乳酸/木粉/季膦盐改性蒙脱土纳米复合材料的制备及表征

采用熔融插层法制备聚乳酸( PLA)/未粉(WF)/季膦盐改性蒙脱土(P-MMT)纳米复合材料并进行了表征.结果表明,随着WF含量的增加,PLA/WF/P-MMT纳米复合材料的拉伸弹性模量增加,但其断裂伸长率、拉伸强度和缺口冲击强度均会下降.当P-MMT质量分数为5.0％时纳米复合材料的综合性能最优,其质量损失10.0...     

低密度聚乙烯/聚乳酸共混物性能的研究

利用熔融成型法制得不同聚乳酸(PLA)质量分数的低密度聚乙烯/聚乳酸(PE–LD/PLA)共混物,并对PE–LD/PLA共混物的结构和性能进行研究。结果表明,共混物中PLA相与PE–LD相之间没有发生化学反应,它是PLA与PE–LD的一种简单混合物。共混物中的PLA含量对其力学性能和亲水性均有很大影响。随着PLA含量的增加,共混物的断裂伸长率逐渐降低而拉伸强度和拉伸弹性模量逐渐增大,共混物的亲水性增加,且随着降解时间的增加,共混物的断裂伸长率轻微增加而拉伸强度和拉伸弹性模量小幅度降低,这些现象均与PLA是一种强度高但柔韧性较差的亲水性高分子材料有关。     

热塑性聚乙烯醇对聚乳酸结构与性能的影响

以聚乳酸(PLA)、热塑性聚乙烯醇(PVA)、相容剂等助剂为原料,采用熔融成型加工法制备了增韧的PLA样品。通过拉伸试验、冲击试验、差示扫描量热法(DSC)及扫描电子显微镜(SEM)测试,对样品的力学性能、热性能及微观形貌进行了研究。结果表明,热塑性PVA含量为2%(质量分数,下同)时,改性PLA的综合性能最佳,其冲击强度、拉伸强度、断裂伸长率分别为15.6kJ/m~2、52.7 MPa、4.2%,玻璃化转变温度和熔融温度分别为62.8、167.9℃。     

聚乳酸/三乙酸甘油酯的热力学和老化性能研究

采用熔融共混法,以三乙酸甘油酯(GTA)作为增塑剂改性非晶聚乳酸(PLA)。研究了PLA/GTA的热力学性能、老化性能和热稳定性。讨论了GTA用量对非晶PLA性能的影响。当GTA含量增加时,材料的玻璃化转变温度降低,拉伸强度下降,断裂伸长率增加。当GTA质量分数为15%时,材料发生脆韧转变,且此时材料的性能较优。老化实验结果表明,在60℃老化7 d后,材料发生了结晶,GTA和PLA的相容性变差,但未出现明显的相分离。热失重测试显示,PLA/GTA的降解温度高于GTA的降解温度。     

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。     

SiO2/ZnO复合微粒对聚乳酸力学性能和结晶度的影响

选用纳米SiO2和微米ZnO作为粒子添加剂,用球磨法制备成复合粒子与聚乳酸粉末共混,通过挤出造粒、注塑成型制得试样。通过红外光谱分析、力学性能测试、断口SEM分析以及DSC测试探索了复合粒子与基体的相容性、分散程度以及试样的力学性能和结晶度变化趋势,并对结果进行了理论分析,确定了最佳配方是粒子质量分数为0.5%的SiO2/ZnO球磨复合粒子/PLA组分,此时复合材料的结晶度达到41.45%,玻璃化温度为65.22℃,冲击强度为4.92 kJ/m2,与纯PLA比较分别提高了23.4%、8.8%和5.4%;拉伸强度、弯曲强度与纯PLA相比有轻微降低,分别为68.82 MPa和59.67 MPa。     

剑麻纤维/玄武岩纤维混杂增强聚乳酸复合材料的力学性能研究

混杂纤维增强复合材料由于可以综合利用各种纤维的优点,极大地提高复合材料的性能,拓展复合材料的适用范围。采用剑麻纤维和玄武岩纤维混杂增强聚乳酸制备复合材料,研究了纤维含量和铺层顺序对混杂纤维复合材料力学性能的影响。结果表明,剑麻纤维作为芯层、玄武岩纤维作为表层时混杂复合材料具有较好力学性能。当纤维质量分数为40%时,其拉伸强度和冲击强度比纯聚乳酸分别提高了2.83倍、41.47倍,达到了267.29 MPa和183.46k J/m~2;纤维含量为30%时,其弯曲强度比纯聚乳酸提高4.07倍,达到354.16 MPa。