PLA/植物纤维复合材料的制备与加工研究进展

聚乳酸(PLA)/植物纤维复合材料的研究成为近十年来的研究热点。其制备和成型加工方法对复合材料最终的性能影响极大,加工方法通过影响纤维分散性、长度、取向、加工中的热降解等方式影响复合材料最终性能。选择适当的制备和加工方法显得极为重要,然而,关于PLA/植物纤维复合材料制备和加工方法的系统性介绍、分析未见报道。从热压、熔融挤出、混炼、溶液共混、静电纺丝等制备、加工方法着手,举例并分析各种方法的优缺点,在PLA/植物纤维复合材料成型加工方案确定中具有一定的现实意义和参考价值。     

碳纳米管/PLA复合材料制备及性能

采用溶液共混法制备纯化和酸化碳纳米管(CNTs)/PLA(聚乳酸)复合膜, 并对CNTs的分散性以及材料的结晶形态、 电性能和降解性能进行了研究。结果表明, 通过SEM观察到经过酸化处理的CNTs能较好地分散在PLA基体中; 在偏光显微镜下能观察到CNTs起到成核剂的作用, 明显细化了晶粒; 加入少量的酸化CNTs能够提高CNTs/PLA复合材料导电性, 体积电阻率下降了7个数量级; 同时, 酸化CNTs能够提高CNTs/PLA复合材料的降解性。     

PLA/GF/EVA复合材料的制备及性能研究

通过挤出共混的方式制备了玻璃纤维增强聚乳酸复合材料,并采用EVA对该复合材料进行了增韧改性;系统研究了玻璃纤维添加量、增韧剂用量等对复合材料机械性能的影响规律,并结合扫描电子显微镜等仪器对其增强及增韧改性的机理进行了研究.结果表明:在一定的添加范围内,EVA不仅可以改善玻璃纤维增强聚乳酸复合材料的冲击性能,而且能显著提高复合材料的拉伸强度、弯曲强度等力学性能.     

γ射线辐照对PLA/Flax复合材料结晶行为的影响

目的揭示纤维状填料的加入和辐照交联对聚乳酸结晶造成的影响,为辐照技术在高分子材料方面的理论研究和生产提供借鉴。方法主要以三烯丙基脲氰酸酯(TAIC)为交联剂,探讨γ-射线不同辐照剂量对聚乳酸/亚麻纤维复合材料结晶行为、结晶性能的影响。结果发现未辐照复合材料中形成了直径约为100μm的球晶、纤维表面有明显的横晶现象;随着辐照剂量的增加,球晶尺寸减小到50μm以下,横晶现象不明显;复合材料在高剂量辐照下,已观察不到球晶和横晶。DSC结果表明,随着辐照剂量增加,玻璃化转变温度、冷结晶温度逐渐升高,熔点和结晶度逐渐降低;辐照交联主要发生在非晶区,辐照降解造成晶区边缘损伤,晶区非晶化;WAXD结果显示,辐照改性并未改变PLA的晶型,仅使结晶度降低。结论纤维引发聚乳酸生成横晶,辐照交联阻碍聚乳酸结晶,且随着辐照剂量的增加,阻碍作用越大;辐照交联没有改变聚乳酸的晶型。着重探讨了辐照技术对聚乳酸复合材料聚集态结构的影响,对辐照技术在高分子材料的理论研究和生产中具有一定借鉴价值。     

镁/聚乳酸复合材料的制备与表征

为有效中和聚乳酸降解过程后的酸性,提出镁颗粒与聚乳酸的复合材料新体系。采用造粒-注塑工艺制备了3%Mg/聚乳酸(PLA)复合材料,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等手段表征了产物的微观形貌与物相组成;测试了力学性能;采用模拟体液浸泡手段研究了复合材料的降解行为。结果表明,采用造粒、注塑工艺可以制备这类复合材料,少量镁颗粒的加入对聚乳酸的力学性能影响不明显,其中拉伸强度和延伸率分别下降了6%和12.5%,但弯曲强度有所增加。聚乳酸降解后的酸性得到了有效的中和,聚乳酸浸泡30 d后的pH值为6.28,而3%Mg/PLA复合材料浸泡30 d后的pH值仅为6.85。     

聚乳酸/小麦秸秆纤维复合材料降解性能研究

以聚乳酸为基体,以小麦秸秆纤维为增强体制备聚乳酸/小麦秸秆纤维复合材料。通过测试该复合材料在不同pH值PBS缓冲液降解过程中的吸水率、质量损失率和拉伸性能,并用扫描电子显微镜(SEM)观察降解过程中复合材料的表面形貌变化,研究其随时间变化的降解性能。结果表明,在不同pH值的PBS缓冲液中,聚乳酸/小麦秸秆纤维复合材料的吸水率、质量损失率都随着降解时间的增加而增大,但后期增大比较缓慢;复合材料在弱碱性环境中降解最快,弱酸性环境次之,中性环境最慢;随着降解时间的增加,复合材料的拉伸强度和杨氏模量明显降低,表面由光滑变成凹凸不平,小麦秸秆纤维裸露在表面。     

MAH/GMA共接枝聚乳酸对木粉/PLA复合材料性能的影响

采用熔融接枝法分别制备马来酸酐接枝聚乳酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸和马来酸酐/甲基丙烯酸缩水甘油酯共接枝聚乳酸,并利用红外光谱对接枝共聚物进行结构表征。分别以三种接枝共聚物为相容剂,采用注塑成型制备了木粉/PLA复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的断面形貌进行微观分析,结果表明,加入不同接枝共聚物后木粉/PLA复合材料两相看不出明显相界面,界面相容性得到改善。对不同接枝共聚物制备的复合材料的力学性能、加工流动性能和动态流变性能测定的结果显示,加入MAH/GMA共接枝聚乳酸后的木粉/PLA复合材料和未添加相容剂的复合材料相比,拉伸强度和冲击强度分别提高了9.54%和7.23%,复合体系的平衡扭矩和剪切热提高,储能模量及复数黏度均增大。     

可降解聚乳酸/淀粉共混复合材料的研究进展

将聚乳酸与淀粉共混是一种简单易行的好方法,可以得到完全降解的复合材料.综述了聚乳酸/淀粉共混体系的研究进展,分析了淀粉种类、相成分接枝改性、增容剂等因素对共混体系的机械性能、热性能和微观形态的影响,展望了聚乳酸/淀粉共混复合材料今后的发展方向.     

聚L-乳酸/二氧化硅纳米复合材料的降解性能研究

为了研究乳酸齐聚物接枝改性SiO2(g-SiO2)对聚乳酸降解行为的影响,采用熔融共混法制备得到了聚乳酸/g-SiO2纳米复合材料。重点研究了PLLA/g-SiO2纳米复合材料和PLLA在PBS缓冲溶液中的降解行为,通过其表观形貌观察、吸水率、失重率研究发现g-SiO2能够加速PLLA的降解,并且随着g-SiO2含量的增加,其降解速率明显加快。降解过程的DSC测试显示PLLA/g-SiO2纳米复合材料的Tg随着降解时间的延长而逐渐减小。     

可生物降解聚乳酸/纳米纤维素复合材料的亲水性和降解性

采用溶液浇铸法制备可生物降解聚乳酸(PLA)/纳米纤维素复合材料。测试了该复合材料的吸水性,在37℃的磷酸缓冲溶液中及在土壤中的降解性。并用扫描电子显微镜(SEM)观察了降解前后复合材料的表面形貌。结果表明,随着复合材料中纳米纤维素质量分数的增加,复合材料的吸水性和降解性均随之提高,明显优于纯的聚乳酸。从SEM的图片中看出,降解后,在磷酸缓冲溶液中的复合材料表面有孔洞,而在土壤中的则有明显被侵蚀的痕迹。     

镁-羟基磷灰石/聚乳酸复合材料的制备及表征

为改善羟基磷灰石(HA)/聚乳酸(PLA)复合材料降解后产生的局部酸性环境,提出Mg-HA/PLA复合材料的新体系,采用溶液共混法结合注塑工艺获得Mg-HA/PLA复合材料。采用扫描电镜、X射线衍射仪分析复合材料的显微相貌及物相组成,电子拉伸试验机测试复合材料的力学性能,模拟体液浸泡分析其降解特性。结果表明,采用溶液共混结合注塑工艺可以制备该复合材料;HA与Mg在PLA基体中未出现明显的团聚;HA、Mg与PLA三者保持各自物相;与5%(质量分数)HA/PLA复合材料相比,1.5%(质量分数)Mg添加对5%(质量分数)HA/PLA复合材料的力学性能影响不明显;Mg-HA/PLA复合材料浸泡4周后的pH值为7.41,而HA/PLA复合材料则为6.95。     

界面状态对C/PLA复合材料降解特性的影响

研究了具有不同界面结合特性的两种复合材料在体外降解过程中吸水率，质量损失，宏观力学性能与降解时间的关系。结果表明，提高复合材料的界面结合强度可减小C／PLA复合材料的吸水率和质量损失，降低复合材料力学性能（弯曲强度，弯曲模量和剪切强度）和界面结合强度下降的速度，界面结合强度的提高对C／PLA复合材料的降解有明显的抑制作用。     

Improvement on the properties of polylactic acid (PLA) using bamboo charcoal particles

Bamboo charcoal (BC) derived from bamboo plants is one kind of well recognized multi-functional materials which has been used in various applications such as medical, cosmetic, food processing and health-related products. In this paper, BC particle is used as reinforcement for polylactic acid (PLA) to enhance its mechanical, thermal and optical properties. The comparison on tensile, flexural and impact properties of BC particle reinforced PLA composites (BC/PLA composites) with the content ranging from 2.5 to 10 wt.% is conducted. Experimental results indicated that the maximum tensile strength, flexural strength and ductility index (DI) of BC/PLA composites increased by 43%, 99% and 52%, respectively as compared with those of neat PLA. This phenomenon was attributed to the uniform distribution of high aspect ratio and surface area of BC particles. Further increasing the BC content to 7.5 wt.% would decrease the glass transition temperature of BC/PLA composites. The mechanical properties of BC/PLA composites were reduced as compared with a neat PLA sample when they were exposed to compost degradation. However, less reduction in these properties was found when they were subject to UV irradiation. UV–Vis spectrometer analysis supported the results of UV irradiation. Fracture surfaces of tensile test samples with and without compost degradation or UV irradiation were analysed by using scanning electron microscopy (SEM). SEM images revealed that there was a good BC particle dispersion in the composites through extrusion and injection moulding processes if the particle content was below 7.5 wt.%.     

Effect of silane coupling agent treated bovine bone based carbonated hydroxyapatite on in vitro degradation behavior and bioactivity of PLA composites

In this study, effect of treating bovine bone based carbonated hydroxyapatite (CHA) with silane coupling agent on in vitro degradation and bioactivity of PLA composites were investigated. PLA composite specimens containing CHA and silane-treated CHA were immersed in phosphate-buffered solution at 37 °C for the periods of time up to 8 weeks. The changes in specimen weights and morphologies, pH of PBS solution and PLA molecular weight were examined. The results showed that the strong interfacial bonding between silane-treated CHA and PLA matrix significantly delayed in vitro degradation of the PLA composites. However, the bioactivity of the PLA/silane treated CHA composites, determined by the formation of poorly crystalline calcium phosphate compounds on the specimen surface after immersion in simulated body fluid (SBF), seemed to be lower than that of the PLA/CHA composite.     

PLA-g-GMA/Ope-POSS/PLA复合材料的制备与性能

为了制备具有优异强度与韧性的聚乳酸(PLA)复合材料,首先,将八聚(丙基缩水甘油醚)倍半硅氧烷(Ope-POSS)纳米粒子引入PLA中,并加入PLA接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(PLA-g-GMA)作为增容增韧组分;然后,通过熔融共混法制备了PLA-g-GMA/Ope-POSS/PLA复合材料;最后,通过对复合材料形态结构、热性能、力学性能及疏水性的表征分析了Ope-POSS纳米粒子及PLA-g-GMA的加入对PLA复合材料性能的影响。结果表明:PLA-g-GMA的加入对Ope-POSS纳米粒子具有良好的增容效果,可使得Ope-POSS纳米粒子在复合材料中均匀分散;随着良好分散的Ope-POSS纳米粒子的数量增加,PLA复合材料的强度、热稳定性及疏水性均得到明显的提高,韧性也随PLA-g-GMA含量增加而得到改善;当PLA-g-GMA和Ope-POSS纳米粒子含量分别为PLA的4wt%和3wt%时,PLA-g-GMA/Ope-POSS/PLA复合材料性能最佳。所得结论为POSS杂化PLA复合材料的深入研究提供了理论指导。      

PLA/木质纤维复合材料的制备及性能

目的研究PLA/木质纤维复合材料的制备工艺过程,分析PLA纤维含量对复合材料力学性能的影响,确定最优配比,以获得一种可应用于包装中的新型环保复合材料。方法将不同质量配比的PLA纤维及木质纤维按照造纸的工艺进行抄造,获得湿纸胚后再进行热压处理,获得需要的复合材料。对PLA纤维在复合材料中的分散性以及复合材料的力学性能进行表征与测试。结果分散性试验表明,PLA纤维能够与木质纤维均匀混合;当PLA纤维的质量分数为10%时,复合材料的性能较好。力学测试表明,复合材料的拉伸强度最大可达到42.79 MPa,耐折次数可达到1015次。结论 PLA/木质纤维复合材料可采用造纸的方法进行制备,且力学性能较好,能在包装领域内有较为广泛的应用,同时也为可降解纤维的研究应用提供了一种新思路。     

聚乳酸/聚氨酯复合材料的制备及性能研究

目的 以聚乳酸(PLA)为基材,制备聚乳酸/聚氨酯(TPU)复合材料,并研究复合材料的性能和TPU含量对复合材料的影响。方法 利用双螺旋杆挤出机将PLA和TPU熔融共混后挤出,得到含不同质量分数TPU(17%、20%、25%、33%、50%)的复合材料,对复合材料进行红外分析,测试不同含量TPU对其热稳定性能、动态热力学性能和流变特性的影响。结果 随着TPU含量的增加,复合材料的热稳定性能和韧性变好;在流变实验中复合材料表现出剪切变稀的特点,且TPU质量分数为33%时复合材料所表现出的各项性能最优。结论 TPU的加入可以改善PLA脆性大、韧性小的缺陷,并获得热力学性质稳定、兼具2种材料的优势并且具有环境友好性的复合材料。