PEO/CaCO_3/PLA复合材料开孔结构的制备

采用聚乳酸(PLA)、聚氧化乙烯(PEO)、碳酸钙(CaCO_3)熔融共混制备具有开孔结构的PLA多孔材料,借助于扫描电镜、孔隙率、热分析和压缩性能的测试方法,研究了连续混炼工艺对多孔材料结构和性能的影响。结果表明,过高或过低的转子转速和加料量都会导致多孔材料孔隙率的下降。当转子转速为600 r/min,加料量为2.61 kg/h时,孔隙率达到最大值76.8%,压缩模量和压缩强度分别为4.3 MPa和2.9 MPa。提高转子转速有利于多孔材料结晶性能的提高。     

粘胶纤维与Lyocell纤维增强聚乳酸复合材料的性能比较

以聚乳酸(PLA)为基体,分别采用粘胶纤维与Lyocell纤维这2种典型的再生纤维素纤维为增强纤维,通过熔融共混和注塑成型制备了再生纤维素纤维/PLA复合材料,并对这2种复合材料的性能进行了比较研究。结果表明,采用粘胶纤维或Lyocell纤维增强均可有效提高PLA复合材料的结晶度、力学性能和维卡软化温度。粘胶纤维的锯齿形截面有利于其与PLA基体的结合,因此粘胶纤维/PLA复合材料具有略高的冲击强度及拉伸强度。Lyocell纤维增强更有利于复合材料结晶度的提高,使得Lyocell/PLA复合材料具有更高的弹性模量和维卡软化温度。     

改性剂对纳米片状羟基磷灰石/聚乳酸复合材料性能的影响

分别采用硅烷偶联剂(SC)和硬脂酸(SA)对纳米层片状羟基磷灰石(LHAp)进行表面改性,并通过挤塑工艺制备未改性和两种改性纳米片状羟基磷灰石(np-HAp)增强聚乳酸(PLA) (np-HAp/PLA、SC-np-HAp/PLA和SA-np-HAp/PLA)复合材料。比较了三种复合材料的微观结构、力学性能、热稳定性、结晶性及润湿性。利用XRD、FTIR、XPS、SEM、TGA、DSC、力学性能测试和接触角测试对复合材料的理化性能进行表征。研究发现,np-HAp、SA-np-HAp与PLA界面处存在相分离,而SC-np-HA与PLA两相界面结合紧密;与np-HAp/PLA复合材料相比,SC-np-HAp/PLA复合材料的压缩屈服强度和拉伸强度分别提高了9.4%和6.6%,而SA-np-HAp/PLA复合材料的压缩屈服强度和拉伸强度则出现减小;此外,与np-HAp/PLA复合材料相比,SC-np-HAp/PLA和SA-np-HAp/PLA复合材料的初始分解温度分别提高了7.4%和5.6%,SC-np-HAp/PLA复合材料的结晶度提高了6.7%,SA-np-HAp/PLA复合材料的结晶度则减小了3.5%。水接触角测试结果表明,与np-HAp/PLA复合材料和SA-np-HAp/PLA复合材料相比,SC-np-HAp/PLA复合材料具有更为优异的亲水性。上述结果表明,经SC改性后的np-HAp具有与PLA基体更好的界面结合能力,为制备性能优异的骨植入复合材料提供借鉴。      

PEO/CaC03/PLA复合材料开孔结构的制备

采用聚乳酸(PLA)、聚氧化乙烯(PEO)、碳酸钙(CaCO3)熔融共混制备具有开孔结构的PLA多孔材料,借助于扫描电镜、孔隙率、热分析和压缩性能的测试方法,研究了连续混炼工艺对多孔材料结构和性能的影响.结果表明,过高或过低的转子转速和加料量都会导致多孔材料孔隙率的下降.当转子转速为600 r/min,加料量为2.61 kg/h时,孔隙率达到最大值76.8％.压缩模量和压缩强度分别为4.3 MPa和2.9 MPa.提高转子转速有利于多孔材料结晶性能的提高.     

氧化纳米纤维素增强再生纤维素全纤维素复合薄膜的制备及性能

以2,2,6,6-四甲基哌啶-氮-氧化物(TEMPO)氧化松木粉纳米纤维素(TOCNs)为增强相、α-纤维素粉制备再生纤维素(RC)为基体,采用溶胶-凝胶法制备氧化纳米纤维素增强再生纤维素(TOCNs/RC)全纤维素复合薄膜。对不同TOCNs添加量下TOCNs/RC全纤维素复合薄膜的力学性能、光学性能、氧气阻隔性能和热稳定性能进行研究,并通过FTIR、SEM、TEM、XRD和流变仪对TOCNs和TOCNs/RC全纤维素复合薄膜的结构、形貌及纤维素溶液流变性能进行表征。结果表明,TOCNs添加量对TOCNs/RC全纤维素复合薄膜的力学性能有显著影响,当TOCNs添加量(与纤维素基体的质量比)为1.0%时,TOCNs/RC全纤维素复合薄膜的拉伸强度和断裂能分别可达134.3 MPa和21.51 MJ·m?3,具有最佳的综合力学性能;TOCNs/RC全纤维素复合薄膜的透光率随TOCNs添加量的增加而下降,雾度随TOCNs添加量的增加而增大,但仍保持较高的透光率(>85%)和较低的雾度(<14%);TOCNs/RC全纤维素复合薄膜还具有优异的氧气阻隔性,TOCNs添加量为1.6%时,其透氧系数仅为1.47×10?17cm3·cm/cm2·s·Pa。TOCNs/RC全纤维素复合薄膜有优于一般塑料薄膜的拉伸强度和氧气阻隔性,并有可媲美于塑料薄膜的透明度,可作软包装复合材料的强度层和阻隔层,在绿色高性能包装材料领域具有广阔的应用前景。      

壳聚糖/纤维素生物质发泡复合材料多孔结构的表征

以壳聚糖微粒为增强体,离子液体为纤维素溶剂,采用冷冻干燥法成功制备了壳聚糖/纤维素生物质发泡复合材料。利用SEM、XRD和TGA表征多孔复合材料微观结构、结晶性能以及热稳定性,测试了其孔隙率和吸水性能。实验结果表明:壳聚糖/纤维素多孔复合材料具有三维相互贯通的微孔结构,壳聚糖粉体有助于孔洞结构的形成,TGA结果显示纤维素多孔材料的热稳定性能得以提高。XRD结果显示纤维素经离子液体溶解再生后晶型结构由纤维素I转化为纤维素II。纤维素含量较低(≤4wt%)时,随1wt%壳聚糖粉体的加入,孔隙率明显提高。壳聚糖/纤维素多孔复合材料的力学性能随纤维素含量的增加而不断提高,而吸水性能有所下降。壳聚糖与纤维素质量比为1∶3时,壳聚糖/纤维素多孔复合材料孔隙率为72.7%,吸水率和相对保湿率分别为28.0g/g和17.6g/g,断裂强度和断裂伸长率分别为0.32 MPa和25.4%,能够作为一种优良的吸附材料用于制备高性能的医用敷料。     

乳液共混法制备微纤化纤维素/聚乳酸生物复合材料及性能

为了提高聚乳酸(PLA)的韧性和刚性,扩大应用范围,分别以PLA为基体,微纤化纤维素(MFC)为增强材料,通过乳液共混法制备出MFC/PLA生物复合材料。采用扫描电镜、偏光显微镜和万能电子试验机等研究了复合材料的断面形貌、球晶形态和力学性能等。结果表明,通过乳液共混法可将MFC均匀分散在PLA基体中制备MFC/PLA生物复合材料;适量MFC可显著细化PLA的球晶尺寸,提高PLA的力学性能。当MFC质量分数为0.6%时,复合材料的拉伸强度、弹性模量、弯曲强度和缺口冲击强度分别较纯PLA提高了15.6%、21.1%、30.6%和53.6%。     

纤维素/聚乳酸复合材料的结构与性能

以机械球磨法预处理纸浆纤维素纤维,研究球磨对纤维素形貌和结构的影响;以纤维素颗粒为填料,通过熔融加工方法,制备出可完全再生且可完全降解的聚乳酸(PLA)复合材料,对复合材料的形貌、结构和性能进行了表征测试。结果表明,作为干法工艺,机械球磨可以简便地制备微晶纤维素(MCC)。加入纤维素颗粒以后,复合材料的冲击强度显著增加(最高达70.7%),断面出现韧性断裂特征;PLA的玻璃化转变温度和冷结晶温度升高,最大分解速率温度降低约15℃,热稳定性略有下降。     

有机硅交联剂对硅树脂/聚苯乙烯多孔复合材料性能的影响

以苯乙烯(St)为单体,含甲基丙烯酰氧基丙基的有机硅树脂(MTQ)为交联剂,采用高内相比乳液模板(HIPE)法制备了蜂窝状、低密度及高孔隙率的MTQ/聚苯乙烯(PS)多孔复合材料,研究了MTQ对聚合物多孔复合材料微观结构、压缩性能及热稳定性的影响。结果表明:MTQ/PS多孔复合材料的泡孔呈立体球形且泡孔壁上有丰富的互连孔,相互贯通性良好,泡孔直径为2~9μm,互连孔的孔径大小介于0.35~1.85μm;所得多孔材料孔隙率可控,总孔隙率最高可达92%;该多孔复合材料的压缩强度为0.28~0.74 MPa,压缩模量为4.86~13.54MPa。当MTQ与St的质量比为30:100时,可获得泡孔直径较小、互连孔道较窄、压缩性能和热稳定性较好的MTQ/PS多孔复合材料。      

纤维素纳米晶/聚乳酸复合材料的制备与性能

用酸解法制备了纤维素纳米晶(CNC),然后用醋酸乙烯酯和丙烯酸丁酯通过自由基聚合的方法对CNC进行包覆改性,制得改性纤维素纳米晶(m-CNC),再将m-CNC和聚乳酸(PLA)通过溶液浇注法制备复合材料。利用透射电子显微镜、红外光谱、扫描电子显微镜、广角X射线衍射、力学和降解性能测试研究了m-CNC/PLA复合材料的结构与性能。结果表明,酸解法制备的棒状CNC直径约为5 nm~26 nm,长度约为40 nm~380 nm。随着m-CNC含量的增加,m-CNC/PLA复合材料的拉伸强度呈上升趋势,当m-CNC的含量为8%时,m-CNC/PLA复合材料的拉伸强度与纯PLA的相比增加了43.3%。在PLA中加入适量的CNC或m-CNC,PLA的结晶度提高而晶粒尺寸减小。m-CNC的加入减缓了m-CNC/PLA复合材料在模拟体液中的降解速率,但加速了其在土壤中的降解。     

细菌纤维素/聚乳酸互穿网络复合材料的结晶与熔融

为了研究细菌纤维素(BC)网络结构对聚乳酸(PLA)结晶与熔融过程的影响,以PLA为基体,BC为增强体,通过PLA-三氯甲烷溶液与BC-无水乙醇分散液的共混扩散制备了具有互穿网络结构的BC/PLA生物复合材料。采用SEM、偏光显微镜(POM)、DSC和莫志深(MO)模型研究了复合材料的微观形态、球晶形貌、非等温结晶动力学和熔融行为。结果表明:采用溶液共混扩散法可得到以BC为骨架、PLA缠绕其表面的互穿网络结构的复合材料。随降温速率增加,BC/PLA复合材料的结晶温度、熔融温度和相对结晶度均下降。BC可作为异相成核剂,适量添加可同时提高BC/PLA复合材料的结晶速率和相对结晶度,细化球晶尺寸。MO模型可较好地描述BC/PLA复合材料的非等温结晶动力学行为。     

相容剂对长玻纤增强热塑性聚氨酯弹性体/聚乳酸复合材料性能的影响

采用熔体浸渍工艺制备长玻纤增强热塑性聚氨酯弹性体(TPU)/聚乳酸(PLA)复合材料;以苯乙烯-丙烯腈接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(SAG)作为相容剂,热塑性弹性体聚氨酯作为增韧剂,聚乳酸为基体树脂,考察苯乙烯-丙烯腈接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯用量对长玻璃纤维增强聚TPU/PLA复合材料性能的影响。结果表明,加入苯乙烯-丙烯腈接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯能改善长玻璃纤维增强聚TPU/PLA复合材料的相容性;长玻璃纤维增强聚TPU/PLA复合材料的拉伸强度、缺口冲击强度、弯曲强度和模量等力学性能及储能模量随着苯乙烯-丙烯腈接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯用量的增加呈先增加后降低的趋势,而长玻璃纤维增强聚TPU/PLA复合材料的损耗因子则随苯乙烯-丙烯腈接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯含量的增加呈现降低后增加的趋势;通过复合材料的形态分析表明,加入相容剂的复合材料中玻璃纤维与基体树脂界面强度增加,且玻璃纤维表面有一层包覆的树脂基体;通过分析得出,当相容剂添加量为6%时,长玻璃纤维增强聚TPU/PLA复合材料的拉伸强度、弯曲强度和模量、缺口冲击强度等力学性能最优。     

一种桥链DOPO衍生物的合成及对聚乳酸的阻燃性能

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)和乙二醇为主要原料,碘化钠为催化剂,设计合成了一种新型的桥链DOPO衍生物(Di-DOPO)。采用红外光谱、差示扫描量热分析、热重分析、质谱分析、核磁共振等方法对其进行分析表征,确定了其结构。将该化合物与聚乳酸(PLA)共混,通过氧指数(LOI)测试、垂直燃烧、热重分析、锥形量热等手段考察了其对PLA的阻燃性能及热降解行为的影响。结果表明,Di-DOPO质量分数达到10%时就可以使阻燃PLA材料通过UL-94 V-0级,并能有效抑制PLA的熔滴现象,LOI值也由纯PLA的20%提升到36.3%。阻燃剂质量分数为5%,10%和15%时,热释放速率峰值(PHRR)分别降低了5.2%,12.7%,19.6%。当加入Di-DOPO后,阻燃PLA复合材料的热稳定性比纯PLA明显提高。综上,所制备的Di-DOPO阻燃剂对PLA具有很好的阻燃效果。     

A facile approach to prepare regenerated cellulose/graphene nanoplatelets nanocomposite using room-temperature ionic liquid

This study presents the preparation of regenerated cellulose (RC)/graphene nanoplatelets (GNPs) nanocomposites via room temperature ionic liquid, 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate (EMIMAc) using solution casting method. The thermal stability, gas permeability, water absorption and mechanical properties of the films were studied. The synthesized nanocomposite films were characterized by Fourier transform infrared (FTIR), X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The T20 decomposition temperature of regenerated cellulose improved with the addition of graphene nanoplatelets up to 5 wt%. The tensile strength and Young's modulus of RC films improved by 34 and 56%, respectively with the addition of 3 wt% GNPs. The nanocomposite films exhibited improved oxygen and carbon dioxide gas barrier properties and water absorption resistance compared to RC. XRD and SEM results showed good interaction between RC and GNPs and well dispersion of graphene nanoplatelets in regenerated cellulose. The FTIR spectra showed that the addition of GNPs in RC did not result in any noticeable change in its chemical structure.     

石墨烯增强FeSiAl-MoS2/PLA复合材料吸波性能

多元材料复合是制备轻质、宽频和强吸收吸波材料的有效方法。以聚乳酸(PLA)为基体,FeSiAl、MoS₂和石墨烯(GN)为填料,通过球磨和熔融挤出两步法制备了可用于熔融沉积成形(FDM)的FeSiAl-MoS₂-GN/PLA复合材料。采用XRD、拉曼光谱、SEM和矢量网络分析仪分别对复合材料的物相结构、微观形貌和电磁特性进行了表征,并研究了石墨烯含量对复合材料吸波性能的影响。研究表明:石墨烯、FeSiAl和MoS₂随机分散在PLA基体中,形成了复杂的导电网络;多元材料复合构筑了丰富的介电/磁异质界面,有利于促进界面极化;当石墨烯含量增加时,复合材料的吸波性能随之增强,当石墨烯含量为5wt%时,复合材料的吸波性能最佳,在厚度为1.7 mm时最小反射损耗为?27.90 dB,在厚度为1.9 mm时有效吸收带宽为4.96 GHz(12.64~17.60 GHz)。其优异的吸波性能归因于良好的阻抗匹配及介电损耗和磁损耗之间的协同作用。      

Chopped glass and recycled newspaper as reinforcement fibers in injection molded poly(lactic acid) (PLA) composites: A comparative study

Natural/bio-fibers are replacing synthetic reinforcements traditionally used for the preparation of the environmentally friendly composites. Composite materials are also replacing conventional materials in various fields due to their ease of processability. Chopped glass fiber- and recycled newspaper cellulose fiber (RNCF)- reinforced poly(lactic acid) (PLA) composites were processed using a full size twin-screw extruder and an injection molder. Additionally, a glass-reinforced polypropylene (PP) composite was compounded and molded, and compared to PLA/RNCF and PLA/glass fiber composites. The tensile and flexural moduli of RNCF- reinforced composites were significantly higher when compared to the virgin resin. The morphology, evaluated by scanning electron microscopy, indicated uniform dispersion of both fibers in the PLA matrix. The mechanical and thermo-physical properties of PLA/RNCF, PLA/glass and PP/glass fiber composite were studied and compared using dynamic mechanical analysis (DMA) and thermogravimetric analysis (TGA). DMA results confirmed that the storage and loss moduli of the PLA/RNCF composites increased with respect to the pure polymer, whereas the mechanical loss factor (tan delta) decreased. The results of the TGA experiments indicated that the addition of fibers increased the thermal stability of the biocomposites compared to neat PLA. The heat defection temperature of PLA/RNCF was found to be comparable to that of the glass fiber-reinforced PLA composites. Such studies are of great interest in the development of environmentally friendly composites from biodegradable polymers.