互穿网络聚乳酸/细菌纤维素生物复合材料的制备与性能

以聚乳酸(PLA)为基体,细菌纤维素(BC)为增强体,通过PLA-三氯甲烷溶液与BC-无水乙醇悬浮液的共混扩散制备互穿网络结构的PLA/BC生物复合材料。采用扫描电子显微镜、热失重分析仪、偏光显微镜和电子万能试验机等研究了复合材料的微观形态、分散性、力学性能、热分解温度及球晶形貌。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生物复合材料;BC可作为异相成核剂,显著细化PLA的球晶尺寸,提高复合材料的力学性能和热分解温度。BC的质量比为1.0%时,PLA/BC复合材料的球晶尺寸最小,力学性能和热分解温度最高。其中复合材料的缺口冲击强度和热分解温度分别较纯PLA提高了37.84%和约5℃。     

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。     

多重受热历史对PLA/MWCNTs复合材料结晶和熔融行为的影响

为改善聚乳酸(PLA)的结晶性能,分别以PLA和表面包覆纳米SiO_2并接枝硅烷偶联剂的多壁碳纳米管(MWCNTs)为基体和改性剂,经溶液共混法制备PLA/MWCNTs复合材料.分别利用POM和DSC研究复合材料等温结晶、非等温结晶和冷结晶的球晶形态、结晶和熔融行为.研究结果表明:PLA/MWCNTs复合材料结晶和熔融行为强烈依赖于受热历史和改性MWCNTs含量;PLA/MWCNTs复合材料冷结晶时结晶度最高,球晶尺寸最小且熔点最低;1℃/min降温结晶时球晶尺寸最大,且熔点最高;降温速率越快,复合材料的起始结晶温度、结晶焓和结晶度越低.改性MWCNTs可作为PLA的异相成核剂,改善复合材料的结晶、熔融行为和球晶尺寸,其最佳用量为0.3%.     

SiO_2-MWNTs/聚乳酸复合材料的冷结晶动力学及球晶形态

为研究多壁碳纳米管(MWNTs)对聚乳酸(PLA)冷结晶动力学和球晶形态的影响,分别以PLA和表面包覆纳米SiO2并接枝硅烷偶联剂的纳米SiO2改性MWNTs(SiO2-MWNTs)为基体和改性剂,经溶液共混法制备了SiO2-MWNTs/PLA复合材料。采用DSC、偏光显微镜、Jeziorny模型和Johnson-Mehl-Avrami模型研究了复合材料的非等温冷结晶动力学和球晶形态。结果表明:SiO2-MWNTs可作为异相成核剂,能有效降低SiO2-MWNTs/PLA复合材料的冷结晶温度,提高晶核生成速率和晶体生长活化能。SiO2-MWNTs/PLA复合材料的冷结晶过程主要由成核作用控制,加入SiO2-MWNTs可同时提高复合材料的结晶速率和结晶度。冷结晶时,PLA球晶尺寸小于熔体冷却结晶时的,且SiO2-MWNTs含量对冷结晶球晶尺寸的影响远小于其对熔体冷却结晶球晶尺寸的。所得结论对优化PLA的结晶结构和性能、制备高性能PLA复合材料具有指导意义。     

PET4A改性PP/PLA复合材料的制备及性能研究

选用季戊四醇四丙烯酸酯(PET4A)接枝改性聚丙烯，再与聚乳酸(PLA)共混，基于两步法熔融共混工艺制备得到改性聚丙烯/PLA(m-PP/PLA)复合材料。考察了m-PP/PLA复合材料结晶行为、热学性能、力学性能、流变性能、微观形貌的影响因素。结果表明：含有接枝改性后的PP与PLA共混后能够明显地提高复合材料的相容性和结晶度，进而提高复合材料的力学性能。当PET4A添加质量为2%,引发剂过氧化二异丙苯(DCP)质量含量为0.05%时，复合材料结晶度达42.0%,综合力学性能最佳，冲击强度和拉伸强度比纯PP/PLA分别提升了25.96%和27.25%。     

改性椰纤维增强聚乳酸复合材料力学性能

目的添加适量椰纤维(CF)改善聚乳酸(PLA)的力学性能,以适应产品的包装。方法采用熔融共混法制备不同CF含量的CF/PLA复合材料。通过力学性能测试、扫描电子显微镜观察和动态热力学性能测试,探讨添加不同含量的碱洗CF对复合材料力学性能的影响。结果与纯PLA相比,复合材料的拉伸强度降低,冲击强度增大,储能模量增大,玻璃化转变温度降低。当碱洗CF质量分数为3%时,复合材料的冲击强度比纯PLA增加了24%。结论添加CF有利于提高复合材料的力学性能,碱液浸泡更有利于改善CF和PLA基体的界面相容性。     

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。     

PLA/MgAlCu-LDH复合材料的制备、表征及性能研究

用溶液插层法制备了PLA/MgAlCu-LDH共混溶液,通过涂膜法制备了不同MgAlCu-LDH含量的PLA/MgAlCu-LDH复合膜,采用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、力学性能测试仪器对制备的复合膜的形貌、结构及性能进行测试表征。结果表明:部分PLA分子链插入到MgAlCu-LDH片层间隙中,使得MgAlCu-LDH层间距变大,MgAlCu-LDH作为插层剂对整个共混聚合物的韧性和强度有明显的影响;PLA/MgAlCu-LDH复合材料的杨氏模量随MgAlCu-LDH含量的增加而增加,加入少量MgAlCu-LDH时PLA/MgAlCu-LDH复合材料的抗拉强度、屈服强度和断裂伸长率均增加,在室温下拉伸时,PLA/MgAlCu-LDH 3%(质量分数)复合材料的抗拉强度、屈服强度和断裂伸长率分别比PLA提高14.5%、11.5%和23.7%。     

天然橡胶/凹凸棒石纳米复合材料的制备与性能研究

硅烷改性凹凸棒石后,采用乳液共混共凝法制备出了凹凸棒石/天然橡胶复合材料(attapulgite/natural rub-ber composites,ANRC),并对ANRC进行了表征;红外光谱分析证实凹凸棒石得到了有机化改性;ANRC的力学性能测试表明,当天然胶乳浓度适宜、改性剂用量为1.5份、改性凹凸棒石填充量为30份时,ANRC的综合性能最好,与未添加填料的纯天然硫化胶相比,ANRC的扯断强度、撕裂强度、邵尔A硬度分别提高了77.45%、100.50%、67.74%;与炭黑做填充剂制备天然橡胶复合材料,以及机械共混法制备复合材料相比,ANRC力学性能有明显提高;扫描电子显微镜分析结果显示,采用乳液共混共凝法制备的硅烷改性ANRC,结构致密,凹凸棒石填料分布均匀,分布粒度主要为纳米级,与橡胶基体相容性良好.     

纳米纤维素/聚丁二酸丁二醇酯母粒改性聚乳酸的结晶与力学性能研究

以聚乳酸(PLA)为基体,聚丁二酸丁二醇酯(PBS)为增韧相,纳米纤维素(CNF)为增强相,采用不同的挤出温度,利用双螺杆挤出机熔融共混制备出一系列CNF/PBS母粒改性PLA复合材料。采用扫描电子显微镜、广角X射线衍射仪、差示扫描量热仪、偏光显微镜和万能试验机以及悬臂梁冲击试验机对复合材料的结晶和力学性能进行测试。结果表明:CNF可以起到异相成核的作用,但含量过多易引起团聚;与纯PLA相比,当CNF/PBS复合母粒的添加量为20%时,低温挤出的复合材料的结晶度、冲击强度分别提高了10.66%和141.51%,拉伸强度仅下降14.86%;当CNF/PBS母粒的添加为20%时,低温挤出的PLA基复合材料的结晶度、拉伸强度和冲击强度分别较高温下挤出的复合材料提高了11.61%、3.82%和16.37%。     

苯乙烯-丙烯酸甲酯共聚物对聚苯乙烯/聚乳酸共混物力学性能和流变性能的影响

采用无皂乳液聚合法合成了苯乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(PSMA)(n(St)∶n(MA)=75∶25),将PSMA与聚苯乙烯(PS)和聚乳酸(PLA)熔融共混制备了PSMA含量不同的PS/PLA共混物(m(PS)∶m(PLA)=1∶4),利用扫描电子显微镜、电子拉力机和转矩流变仪对共混物的相结构、力学性能以及流变行为进行了表征。结果表明,加入少量PSMA即能有效提高PLA与PS的相容性,减小PS/PLA共混物中分散相的相尺寸,提高PLA与PS两相间粘接作用;加入质量分数为0.5%的PSMA时,PS/PLA共混物的力学性能达到最佳;未加PSMA时,PS/PLA共混物在高剪切速率下剪切变稀显著,甚至低于纯PS,加入PSMA后,在高剪切速率下的剪切变稀程度与纯PLA相当。     

微纤化纤维素/聚乳酸薄膜的制备及性能分析

目的将微纤化纤维素(MFC)和聚乳酸(PLA)共混成膜,以提高薄膜的透湿、透氧、阻光等性能,满足果蔬等食品的包装要求。方法采用酶解法与机械处理的方法制备MFC,使用硅烷偶联剂KH560对MFC进行疏水改性处理,再将改性处理的微纤化纤维素(MFC-S)与PLA共混制成薄膜。结果当MFC-S的质量分数为0.75%时,MFC-S/PLA共混包装膜的拉伸强度比纯PLA膜增加了13.3%,当MFC-S的质量分数为2%时,MFC-S/PLA共混包装膜的透氧系数为纯PLA膜的1.43倍,透湿系数为纯PLA膜的1.26倍,透光率降低了60%,阻光效果较好。结论 MFC-S的质量分数为0.75%时,包装膜的拉伸强度较好;MFC-S的质量分数为2%时,透氧、透湿、阻光性较好。     

植物纤维增强PLA-EAA复合材料的制备与性能

开发新型环保材料以替代塑料已成为解决当前环境问题的主要途径,聚乳酸(PLA)虽然拥有良好的强度,而其较差的韧性极大地限制了其应用.针对此缺陷,本文以乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)为增韧组分,蒸汽闪爆处理后的稻草纤维(SF)为增强组分加入PLA中,通过熔融挤出制备得到了不同原料配比的PLA/EAA/SF复合物,并通过对复合材料形态、热性能及力学性能的表征分析了EAA和植物纤维的加入及用量对复合材料性能的影响.研究结果表明:EAA用量的增加有效提高了复合物的韧性,但其强度低且抑制了聚乳酸的结晶进而使得复合物强度大幅降低;植物纤维的加入既体现明显的增强效果,又起到了连接两相作用,有利于EAA在PLA中的均匀分散,尤其是在高EAA含量的体系中,植物纤维加入还具有增韧效果;同时,EAA的加入还有利于改善复合材料的熔体流动性.当PLA/EAA/SF质量比为60/40/10时,复合材料冲击强度和断裂伸长率较纯PLA提高约15%和65%,且具有良好的力学性能及加工性.     

木质素磺酸铵对聚乳酸/木纤维可生物降解复合材料力学与热性能的影响

为探讨生物质资源改善复合材料的界面及综合性能的可行性,以木纤维(WF)为基体,聚乳酸(PLA)为增强体,添加氧化改性木质素磺酸铵(OMAL),采用高速混合-平板热压工艺制备环境友好型OMAL-PLA/WF复合材料。研究了OMAL对OMAL-PLA/WF复合材料力学和热性能的影响。结果表明:在WF与PLA质量比为7∶3的复合体系中,OMAL对提高OMAL-PLA/WF复合材料的静曲强度、弹性模量以及内结合强度具有促进作用。OMAL添加量为15wt%~20wt%时,OMAL-PLA/WF复合材料的力学性能最好;当OMAL添加量为20wt%时,与PLA/WF对照样相比,OMAL-PLA/WF复合材料的热分解起始温度降低45℃,热分解速率特征峰温度提前107℃,残渣量增加5.3%,玻璃化转变温度、冷结晶温度和熔融温度均向低温方向移动,储能模量和损耗角正切值增大,玻璃态阶段的热稳定温度范围提高约20℃。     

多孔再生纤维素/聚乳酸复合材料的制备与性能

通过简易、绿色环保的方法,将纤维素用NaOH/尿素体系进行溶解、再生、冷冻干燥获得再生纤维素(RC)多孔材料,再浸渍聚乳酸(PLA)获得多孔RC/PLA复合材料。该复合材料具有与多孔RC材料相同的开孔结构,超轻,高孔隙率等特性。随PLA的引入,多孔复合材料的三维纤维网络结构向密实片层结构转变,缺陷结构逐渐完善,其压缩强度大幅度提高。RC/PLA的压缩强度和模量相比于RC分别提高了369.8%和633.6%。     

Enhancement of the mechanical properties of polylactic acid/basalt fiber composites via in-situ assembling silica nanospheres on the interface

A valid strategy to tailor the properties of polylactic acid for more extensive applications was introducing filler.In this work,basalt fiber assembled with in-situ SiO2 nanoparticles on the surface was successfully prepared via hydrothermal method and it was further treated with coupling agent KH-550 to improve interfacial interaction between polylactic acid(PLA)and basalt fibers(BF).It was demonstrated that the introduction of BFS could increase the crystallization of PLA and resulted in forming trans-crystallization based on TG and DSC results.The tensile strength of PLA/BF composites raised from 39 MPa to 62.5 MPa with increasing the fiber loading from 1 wt％to 10 wt％.Furthermore,the interfacial interaction could be effectively improved by assembling SiO2(especially with 250 nm in diameter)on BF surface to build mechanical locking,which could keep the PLA matrix in place during the mechanical deformation with the tensile strength value raised from 62.5 MPa to 74.0 MPa.It is noticeable that the impact and flexural properties were effectively increased with the incorporation of in-situ SiO2 nanoparticles.The further KH-550 treatment made a positive impact as well.For instance,the impact strength and flexural strength of the sample with SiO2 and KH-550 modification were improved to 22.49 kJ/m2 and 146.83 MPa and it enhanced about 42.16％and 41.04％than those of neat PLA,respectively.Therefore,an efficient enhancement of mechanical performance was achieved and this concept of assembling in-situ SiO2 on silica-based fiber as a modifier was a novel and simple path to design the interfacial construction and properties of the polymer composites.     

DHDOPO接枝改性多壁碳纳米管及其对聚乳酸性能的影响

首先将多壁碳纳米管(p-MWCNTs)用混合浓酸氧化成羧基化MWCNTs(MWCNTs-COOH),然后与氯化亚砜(SOCl_2)反应得酰氯化MWCNTs(MWCNTs-COCl);将9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)与二乙醇胺(DEA)反应制备DOPO的衍生物DHDOPO;再将DHDOPO与MWCNTs-COCl进行接枝反应得表面功能化的MWCNTs(MWCNTs-COO-DH);最后经熔融共混法制备聚乳酸(PLA)/MWCNTs-COO-DH复合材料。用核磁共振氢谱和透射电子显微镜表征MWCNTs-COO-DH的结构和微观形貌;用电子万能试验机、扫描电子显微镜、微型燃烧量热计等测定PLA/MWCNTs-COO-DH复合材料的力学性能、冲击断面形貌、燃烧性能及残炭层形貌。结果表明,实验成功合成了目标产物DHDOPO,并将其接枝到MWCNTs表面形成了典型核-壳结构的MWCNTs-COO-DH;适量的MWCNTs-COO-DH可均匀分散在PLA基体中形成良好的界面结合;质量分数为0.1%的MWCNTs-COO-DH可显著提高PLA的力学性能,并能降低其可燃性和火灾危险性。     

原位乳液聚合改性玻璃纤维增强SAN

采用原位乳液共聚合接枝方法改进玻璃纤维(GF)与苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)之间的界面粘接性能。先用硅烷偶联剂预处理GF,以苯乙烯(St)、丙烯腈(AN)为单体,制备了不同GF/单体质量比的接枝SAN的玻璃纤维(GF-g-SAN),再与SAN树脂共混,制备了不同GF-g-SAN含量的GF-g-SAN/SAN复合材料。采用SEM研究了冲击断面的形态,测试了GF-g-SAN/SAN的冲击强度和动态力学性能,并采用COX模型进行力学模型分析。冲击性能测试、SEM形貌分析和DMA表征均说明改性后的玻纤同SAN之间具有良好的界面粘合力;GF/St质量比为1∶1时,短GF在低含量范围内、长玻纤在较高含量时能有效改善SAN的刚性和韧性;采用COX模型计算的结果与实验数据接近。     

Morphology,interfacial and mechanical properties of polylactide/poly(ethylene terephthalate glycol) blends compatibilized by polylactide-g-maleic anhydride

Polylactide/poly(ethylene terephthalate glycol) (PLA/PETG 80/20 wt) blends compatibilized with polylactide-g-maleic anhydride (PLA-g-MAH) were prepared by melt blending and the rheological, morphological and mechanical properties of the blends were studied. PLA/PETG (80/20 wt) blend formed a typical sea-island morphology, while upon compatibilization, the size and size distribution of the dispersed phase decreased significantly and the 3 wt% PLA-g-MAH compatibilized blend exhibited the smallest phase size and the narrowest distribution of the dispersed particles. The interfacial tension between PLA and PETG was determined from the morphological characteristics and the viscoelastic response of PLA/PETG blends via using two emulsion models. A minimum for PLA/PETG blend containing 3 wt% PLA-g-MAH was observed from both Palierne model and G–M model. The elongation-at-break increased by ∼320%, from 6.9% for PLA to 28.7% for the blend containing 3 wt% PLA-g-MAH without significant loss in the tensile modulus and tensile strength.     

国产T700级碳纤维/BMI复合材料湿热性能

为研究国产碳纤维复合材料湿热性能,基于热压罐制备工艺,分别将国产T700级碳纤维和日本东丽T700S碳纤维与国产QY9611双马树脂进行匹配,从纤维表面物理/化学状态、吸湿曲线、吸湿后玻璃化转变温度、宏观力学性能等方面对2种复合材料开展湿热性能研究.结果表明:国产T700/BMI复合材料的饱和吸湿率为0.77%(35 d),T700S/BMI复合材料的饱和吸湿率为0.81%(19 d);71℃水浸168 h后,国产T700/BMI的玻璃化转变温度(T_g)下降10.3%(由252.1℃到226.2℃),T700S/BMI复合材料的玻璃化转变温度(T_g)下降8.7%(由256.6℃到234.3℃);150℃湿态环境下,国产T700/BMI复合材料90°拉伸强度与T700S/BMI基本相当,0°压缩强度较T700S/BMI高约17.9%,层间剪切强度较T700S/BMI高约9.3%,表明国产T700/BMI复合材料具有更优良的湿热力学性能.