聚己内酯/酯化淀粉/纳米碳酸钙复合材料的制备及性能

以玉米淀粉(ST)和马来酸酐为原料,采用干法改性方法制备了酯化淀粉(EST),将EST与聚己内酯(PCL)、纳米碳酸钙通过密炼机混炼制备可降解PCL/EST/纳米碳酸钙复合材料。利用红外光谱仪、扫描电子显微镜、广角X射线衍射仪和热重-差示扫描量热同步热分析仪研究了PCL/EST/纳米碳酸钙复合材料的微观形态、力学性能、结晶以及热性能。结果表明,随着纳米碳酸钙含量的增加,PCL/EST/纳米碳酸钙复合材料的拉伸强度先升高后降低,当纳米碳酸钙含量为6份(质量份数,下同)时材料的拉伸强度和断裂伸长率达到最大值,与未添加纳米碳酸钙的复合材料相比分别提高了49.8%和34.8%;与PCL/ST/纳米碳酸钙复合材料相比,PCL/EST/纳米碳酸钙复合材料中淀粉颗粒尺寸减小,复合材料的熔点和结晶度有所提高,拉伸强度和熔体流动速率增加,热分解温度下降。     

聚己内酯/纳米羟基磷灰石复合材料的3D打印及性能

以纳米羟基磷灰石(nano-HA)和聚己内酯(PCL)为原料,通过熔融共混方式制备不同nano-HA含量的PCL/nano-HA复合材料。采用熔体微分3D打印机打印PCL/nano-HA复合材料测试试样,测试其力学性能,并通过差示扫描量热仪和X射线衍射仪进行了分析。结果表明:随着nano-HA质量分数的增加,PCL/nano-HA复合材料3D打印试样的拉伸强度和弯曲强度均呈现先增大后减小的趋势,而压缩强度一直增大,结晶性能变好;当nanoHA质量分数为20%时,3D打印试样的拉伸强度和弯曲强度均达到最大值,分别为23.3MPa和21.4MPa;当压缩应变为10%时,nano-HA质量分数为40%的PCL/nano-HA复合材料试样的压缩应力为最大值,为31.4MPa。PCL/nano-HA复合材料打印试样中只含nano-HA和PCL两种相,有利于其保持良好的生物活性,有望在生物组织支架中得到应用。     

PCL/CNTs复合材料的性能

以聚己内酯(PCL)和碳纳米管(CNTs)为主要材料,采用熔融共混制备PCL/CNTs复合材料。随着CNTs含量增加,以直径为10 nm的CNTs(简称CNTs10)制备的PCL/CNTs10复合材料的拉伸强度先增加后降低,以直径为5 nm的CNTs(简称CNTs5)制备的PCL/CNTs5复合材料的拉伸强度先减小后增大,断裂伸长率先降低后增加,体积电阻率逐步降低。CNTs含量相同时,PCL/CNTs5复合材料的体积电阻率小于PCL/CNTs10;CNTs5含量分别为12%和14%时,复合材料的体积电阻率分别为0.92Ω·cm和0.52Ω·cm。扫描电子显微镜分析发现,随着CNTs含量增加,复合材料表面暴露的CNTs5数量逐渐增多,当CNTs10含量≥12%和CNTs5含量≥10%时出现一定的团聚。CNTs5含量为12%的复合材料综合性能最佳,其体积电阻率为0.92Ω·cm、拉伸强度为26.4 MPa、断裂伸长率为267.7%、撕裂强度为46.0 N/cm;在3.7 V直流电压下通电12 min,可从28℃上升到36℃,20 min后达到38℃,随后温度缓慢上升,该复合材料在热敷保健和医疗器械领域具有良好的应用前景。     

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。     

聚ε-己内酯/二氧化硅纳米复合材料的制备与性能研究

采用熔融共混法制备了聚ε-己内酯(PCL)/二氧化硅(SiO_2)纳米复合材料,研究了SiO_2含量对复合材料微观形貌、流变行为、静态和动态力学性能以及生物降解性能的影响,并分析了其作用机理。结果表明,随着SiO_2含量的增加,PCL/SiO_2纳米复合材料中细小的第二相粒子的含量逐渐增多,且当SiO_2含量超过3%(质量分数,下同)时,第二相粒子的团聚现象较为显著;随着复合材料中SiO_2含量的增加和温度的升高,PCL/SiO_2纳米复合材料基体的线性黏弹区有所减小;PCL/SiO_2纳米复合材料的流变逾渗阈值在7%~9%之间;SiO_2含量从0增加至9%时,复合材料的拉伸强度和弹性模量均呈现先增加后降低的趋势,当SiO_2含量为3%时复合材料的拉伸强度达到最大值,当SiO_2含量为7%时弹性模量达到最大值;随着SiO_2含量的增加,PCL/SiO_2纳米复合材料的降解速率呈逐渐升高的趋势,且降解均通过表面逐层浸蚀的方式进行。     

聚乳酸/聚己内酯共混材料的性能研究

采用熔融共混的方法制备了聚乳酸(PLA)/聚己内酯(PCL)共混材料,研究了PLA/PCL共混材料的动态力学性能、力学性能、热性能和微观形貌。结果表明,制备的PLA/PCL共混材料为部分相容体系;材料拉伸强度随PCL含量的增加先增加后降低,当PCL质量分数为30%时,材料的拉伸强度为55.9 MPa,比纯PLA提高了8%;冲击强度随PCL含量的增加而增大,当PCL质量分数为50%时,材料的冲击强度为14.7 kJ/m2,比纯PLA提高了2.5倍。     

纳米二氧化钛对竹粉/PVC抗菌性能的影响

制备了添加不同纳米二氧化钛(TiO2)含量的竹粉/聚氯乙烯(PVC)复合材料,研究纳米TiO2对复合材料力学性能和抗菌性能白子影响,结果表明,纳米TiO2能显著提高复合材料的力学性能,且赋予材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌很好的抗菌性能;当纳米TiO2质量分数为1.2%时,复合材料的抗菌率大于90%,抗菌效果显著;当纳米TiO2质量分数为1.6%时,复合材料的抗菌率均超过了99%,且复合材料具有良好的抗菌长效性.     

PP/PCL/MWCNTs导电复合材料的制备及性能分析

利用熔融共混法制备聚丙烯/聚己内酯/多壁碳纳米管(PP/PCL/MWCNTs)复合材料,研究了不同MWCNTs含量对PP/PCL/MWCNTs复合材料性能的影响。结果表明:MWCNTs含量为2%时,PP/PCL/MWCNTs复合材料力学性能最好,断裂强度为13.22 MPa,达到PP/PCL/MWCNTs复合材料的逾渗阈值。PCL的加入提高了PP的热稳定性,MWCNTs的加入阻碍了高聚物分子链的热运动,提高了PP/PCL复合材料的结晶温度和熔融温度。     

PCL/PLA/凹凸棒土复合材料的制备及性能

采用熔融共混法制得了PLA/PCL/凹凸棒土复合材料,考察了PCL、凹凸棒土对复合材料力学性能、热稳定性和降解性能的影响。结果表明,PCL含量为15%、凹凸棒土含量为5%,复合材料的力学性能较好,拉伸强度达到37.62MPa;随着PCL添加量的增加,复合材料的热稳定性增强;复合材料的降解率随着凹凸棒土添加量的增大而增大,但降解率较低,最大降解率为2.56%。     

竹纤维含量对其增强聚己内酯复合材料性能的影响

将竹纤维（BF）与聚己内酯（PCL）熔融共混,通过模压工艺制备了竹纤维增强聚己内酯（PCL/BF）复合材料。研究和分析了BF含量对复合材料力学性能、热稳定性以及熔融、结晶行为的影响。结果表明,随着BF含量的增加,复合材料的拉伸性能、冲击性能和断裂伸长率均先升高后降低,当BF含量为40 %（质量分数,下同）时,分别达到最大值13.6 MPa、14.64 kJ/m^2和7.03 %;复合材料的热稳定性与BF和PCL的配比息息相关,受热过程中对彼此热解会产生抑制作用;BF的加入在一定程度上降低了PCL的熔融温度和结晶度,但结晶温度提高;BF含量超过40 %时,BF含量对复合材料吸水率的影响显著,且随着BF含量的增加,复合材料的吸水率快速增长。     

PCL增韧PHA的结晶性能和力学性能研究

采用熔融共混法制备了聚羟基脂肪酸酯/聚己内酯(PHA/PCL)复合材料,研究了PCL用量对PHA/PCL复合材料结晶性能和力学性能的影响。结果表明:随着PCL用量的增加,PHA/PCL复合材料的XRD衍射峰强度和DSC熔融峰面积逐渐减小,结晶度下降,而其断裂强度先降低后提高;PHA/PCL复合材料的断裂伸长率则随着PCL用量的增加逐渐提高,当PCL用量为40%时,其断裂伸长率达到纯PHA的2.5倍;随着PCL用量的增加,PHA/PCL复合材料的冲击强度提高,韧性增强。     

银-氧化锌-黑滑石复合材料的制备及抑菌性能EI北大核心CSCD

为获得抗菌性能优良的材料,选用江西广丰黑滑石作为基体材料制备了Ag-ZnO/Talc三元复合材料,并采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射和X射线光电子能谱等分析手段对复合材料进行表征,以大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为实验菌株采用平板计数法、抑菌圈法对复合材料抗菌性能进行试验。结果表明:黑滑石的片层状结构促进纳米颗粒分散,增大复合材料与细菌的接触面积;Ag-ZnO/Talc三元复合材料具有高的抗菌活性,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率可达到99%以上。     

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/PCL/滑石粉复合材料的制备与性能

在聚乳酸(PLA)中添加不同含量的聚己内酯(PCL)和滑石粉,同时添加增容剂柠檬酸三丁酯(TBC),通过熔融共混制备一系列PLA/PCL/滑石粉复合材料。主要研究了PCL、滑石粉以及TBC对PLA力学性能和结晶性能的影响。结果表明,PCL提高了PLA的韧性,但降低了强度,滑石粉主要起到了增强作用,但降低了PLA韧性,而将两者共同添加到PLA中可以起到一定的增强增韧作用,其异相成核作用也提高了PLA的结晶度。增容剂TBC的加入,改善了PLA和PCL的相容性,提高PCL的增韧效果以及复合材料的结晶度,但略微降低了PLA的拉伸强度。当PCL和滑石粉质量分数均为10%且加入0.5份的TBC后,PLA/PCL/滑石粉复合材料的断裂伸长率、拉伸强度、结晶度分别为13.3%,61.6 MPa,43.0%,相比纯PLA分别提高了533%,2%,73.4%。     

拉伸形变支配的PLA/PCL复合材料制备及性能研究

由体积拉伸形变支配的新型聚合物成型加工设备,具有加工热历程短,分散混合效果好等特点。采用偏心转子挤出机制备聚乳酸/聚己内酯(PLA/PCL)复合材料,可以保持PLA和PCL良好的生物可降解性能,并在降低加工温度的同时提高两相体系共混物的混合效果。通过研究不同PCL质量分数对PLA/PCL复合材料力学性能、微观形貌、热稳定性的影响。结果表明,随着PCL含量的增加,复合材料的拉伸强度逐渐下降,而冲击性能和断裂伸长率呈先上升后下降的趋势。当PCL的含量达到20%时,复合材料的断裂伸长率和冲击强度达到最大值。通过观察复合材料的微观结构,可以看到PCL在拉伸流场的作用下在PLA基体中呈液滴状均匀地分散,与传统挤出机相比,PLA/PCL共混体系中分散相粒径的平均尺寸更小,且分散更加均匀。这说明体积拉伸形变为主的偏心转子挤出机可以较好地提高复合材料的综合性能。     

纳米HA对PLA/PCL复合材料降解性能的影响

以聚乳酸(PLA)为基体,添加聚己内酯(PCL)以及羟基磷灰石(HA)熔融共混得到PLA/PCL/HA复合材料,研究其力学性能与降解性能。结果表明,当材料配方为PLA80/PCL20/HA5时,复合材料的综合力学性能最好,断裂伸长率从5%提升至40%;通过差示扫描量热仪(DSC)测试了复合材料的结晶性能,HA的加入起到异位成核点的作用,结晶度从2.6%提升至8.9%,玻璃化转变温度从60.13℃降至56.84℃,扫描电镜(SEM)观察了复合材料的界面相容度,发现HA的加入提升了PLA与PCL的相容度;通过水解降解过程中的pH值测试与三维超景深显微镜观察得知,由于HA在水解过程中溶解脱落,使得复合材料整体被破坏,水解速率快于纯聚乳酸。     

水性聚氨酯/纳米二氧化钛复合材料的制备和表征

以聚己内酯二元醇(PCL)、聚乙二醇(PEG)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为主要原料合成了稳定的水性聚氨酯(WPU)乳液,再用钛酸四丁酯制备了可再分散的纳米Ti O2粉末,采用物理混合法制备了WPU/纳米Ti O2复合材料。讨论了Ti O2含量对材料力学和耐水性能的影响,并采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外可见分光光度计(UVVis)对材料进行表征。结果表明,当Ti O2质量分数为2%时,复合材料力学性能最好,拉伸强度增加了37.35%,断裂伸长率增大了11.03%;并且复合材料的吸水率降低,抗水解性能提高;在光照条件下可完全降解罗丹明B。     

聚己内酯/纳米氧化锌抗菌静电纺丝膜的制备及性能表征

利用静电纺丝技术制备聚己内酯（PCL）/纳米氧化锌（ZnO）超细纤维,通过扫描电子显微镜、差示扫描量热仪研究了静电纺丝电压和ZnO用量对复合纤维的直径、热性能和结晶性能的影响,并通过抗菌实验研究了PCL/ZnO复合纤维膜的抗菌性能。结果表明,随着纺丝电压的升高,PCL的直径先减小后增加,熔点（Tm）和片晶厚度（Lc）呈现先增加后减小的趋势;随着ZnO用量的增加,PCL/ZnO复合纤维的直径在不同电压下均逐渐增加,Tm和结晶度（Xc）也逐渐增加;当ZnO的含量为2.0 %时抗菌性能最强,并在放置60 d后抗菌性能依旧没有明显下降。     

长、短碳纳米管改性PCL柔性复合材料

利用熔融沉积制造(FDM) 3D打印技术构建聚己内酯(PCL)基柔性电子结构单元应用于生物医学领域，是未来柔性器件发展的一个新方向。选用PCL作为柔性基体不仅可以满足FDM 3D打印工艺的需求，而且可以满足柔性电子材料在大形变可穿戴器件及生命健康监测领域应用的需求。采用长碳纳米管(LCNTs)、短碳纳米管(SCNTs)改性PCL基柔性复合材料，研究了SCNTs,LCNTs以及复配的SCNTs/LCNTs添加量对PCL基柔性复合材料力学、电学性能的影响。结果表明，当PCL基体中掺入CNTs (CNTs≤5wt.%)时，无论是LCNTs,SCNTs还是复配SCNTs/LCNTs的掺入，均可以明显地提升PCL基柔性复合材料力学及电学性能，且LCNTs的掺入量以及掺入比对PCL基柔性复合材料的力学以及电学性能的影响较为显著。当3wt.%≤CNTs≤5wt.%，此具有良好电学及力学性能的PCL/CNTs系列柔性复合材料适合制作大形变、高灵敏性柔性导电线材。     

抗老化剂对聚己内酯/木纤维复合材料热老化性能的影响

分别采用力学性能分析、红外光谱分析、扫描电子显微镜分析、X射线衍射分析等表征手段研究了抗氧化剂、抗水解剂、热稳定剂等抗老化剂含量对杨木纤维（WF）增强聚己内酯（PCL）复合材料热老化性能的影响。结果表明,抗氧化剂丁基羟基茴香醚（BHA）、抗水解剂（丁二醇双缩水甘油醚）及热稳定剂（Ca/Zn热稳定剂）的适量添加,都有助于延缓PCL/WF复合材料的热老化;分别选取抗老化效果最佳配比：抗氧化剂4 %、抗水解剂4.5 %、热稳定剂2 %添加入PCL/WF复合材料中,协同作用下其抗老化效果相对未添加或只添加其中一种抗老化剂时都有所提高。