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℃。     

接枝细菌纤维素改性聚乳酸复合材料的制备与性能

聚乳酸(PLA)作为新型的绿色友好材料有非常广阔的应用前景。为有效解决PLA韧性差、结晶速率低等问题,本文提出了以纤维素改性PLA的方法。首先以细菌纤维素(BC)为底物,使L-丙交酯(LLA)在其表面进行原位开环聚合,得到了BC-g-PLA接枝产物;然后将该接枝产物作为增韧剂添加到PLA中,采用溶液浇筑的方法制备得到复合薄膜材料。结果表明：溶液接枝法的反应效率比熔融接枝法更高,接枝率可达到76.60%;通过FTIR、核磁共振波谱仪与XRD对接枝产物进行结构测试,证实了PLA成功接枝到BC表面;通过偏光显微镜观察复合薄膜材料晶体形貌发现BC-g-PLA作为异相成核剂,添加量为0.6%时,对球晶的均匀细化程度最高;通过力学性能测试发现,PLA薄膜增韧改性后断裂伸长率可提高175%,拉伸强度可提高22.7%;通过差示扫描量热仪测试复合薄膜材料的结晶性能,结晶度从未改性的2.53%提高到13.26%,结晶速率也有所增加。     

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。     

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。     

微纤化纤维素/线性低密度聚乙烯复合材料

微纤化纤维素（MFC）具有优良的力学性能,常被用作增强体制备复合材料,但MFC容易团聚影响其增强能力。本研究对MFC进行低温冷冻干燥处理（FDMFC）,用微型锥形双螺杆挤出机将FDMFC与线性低密度聚乙烯（LLDPE）熔融复合,并用热压-冷压的方式制备FDMFC/LLDPE复合材料,对其力学性能、动态热力学性能（DMA）、热分解过程及冷冻干燥处理的FDMFC在LLDPE基体中的分散状态进行了测试。结果表明:相对于未冷冻干燥处理的MFC,FDMFC在LLDPE基体中的分散性得到明显改善,添加一定量的FDMFC可有效提高FDMFC/LLDPE复合材料的力学性能。当FDMFC的添加量为10wt%时,相较于纯LLDPE,FDMFC/LLDPE复合材料的拉伸强度提高了60.3%,杨氏模量提高了161.9%。DMA测试结果表明,随着FDMFC含量的增加,FDMFC/LLDPE复合材料的储能模量和损耗模量都有所提高。热重分析结果表明,FDMFC的加入提高了FDMFC/LLDPE复合材料的热解温度,最大热解温度提高了14℃。      

原纤化Lyocell纤维/聚乳酸复合材料的结构与性能

采用均质分散法制备原纤化Lyocell纤维,探讨了不同初始纤维长度对Lyocell纤维原纤化程度的影响,在此基础上,进一步通过熔融共混和注塑成型制备原纤化Lyocell/聚乳酸(PLA)复合材料,探讨了初始纤维长度对原纤化Lyocell/PLA复合材料结构与性能的影响。结果表明,相同处理条件下,纤维初始长度越长,Lyocell纤维原纤化程度越低。Lyocell纤维原纤化能改善纤维与基体的界面结合,从而进一步提高复合材料的力学性能。初始纤维长度对原纤化Lyocell/PLA复合材料的拉伸性能无显著影响,而初始长度为4 mm的原纤化Lyocell/PLA复合材料的缺口冲击强度最大,比未原纤化复合材料提高19.0%。此外,Lyocell原纤化后还可进一步提高复合材料的维卡软化温度,当纤维初始长度为10 mm时,原纤化Lyocell/PLA复合材料的维卡软化温度最高,达到161.4℃。     

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%。     

增容纳米纤维素/聚乳酸复合材料的制备与性能

采用接枝共聚法制备了马来酸酐和丙烯酸丁酯双单体接枝聚乳酸（PLA）共聚物（mPLA）,然后以mPLA为增容剂,通过溶液浇铸法制备纳米纤维素（NCC）/PLA复合材料。采用SEM、DSC、TG、广角X射线衍射（WXRD）、力学和降解性能测试研究了mPLA对NCC/PLA复合材料的结构和性能的影响。结果表明:mPLA在PLA与NCC之间起到了良好的界面增容作用,促进了NCC在PLA基体中的分散。更精细分散的NCC促进了PLA的结晶成核,复合材料的结晶温度降低,结晶度提高;NCC/mPLA/PLA复合材料的力学性能随着mPLA含量增加呈先上升后下降的趋势,当mPLA含量为8%时,复合材料的拉伸强度和弹性模量与未添加mPLA的复合材料相比,分别提高了30.2%和41.4%;亲水性的NCC加速了NCC/PLA复合材料的降解,加入mPLA后,复合材料的降解速率有所减慢,但仍然快于纯PLA的降解。      

纳米纤维素/聚乳酸复合材料的降解性能

目的研究纳米纤维素/聚乳酸(NCC/PLA)复合薄膜在不同降解条件下的降解情况。方法在p H值为3,7,11的溶液及紫外光照射条件下,降解自制的复合薄膜,通过测失重率、扫描电子显微镜观察、X射线光电子能谱分析等手段,分析p H值、光照和NCC的添加与复合材料降解能力间的关系,研究其降解机理,并与纯PLA薄膜对比。结果 NCC/PLA复合薄膜在碱性条件下质量损失最快,酸性稍慢,中性更慢,紫外光照射下最慢,复合薄膜质量损失均比纯PLA薄膜多。在p H值为3和7的溶液及紫外光照射降解后,NCC/PLA复合薄膜氧碳原子数量的比值均比未降解时增大,分别提高了35.16%,36.66%,38.65%。结论 NCC的添加提高了NCC/PLA复合薄膜的降解性能,在不同降解过程中,薄膜表面C原子所占比例减少,相对地O原子所占比例增加,氧碳原子数量的比值增大。     

天然纤维素增强聚乳酸复合材料性能研究进展

目的 生物源高分子材料聚乳酸（PLA）具有优良的力学性能、加工性能和生物降解性,为了降低成本同时获得更优产品性能以扩大产品用途,将其与来源广泛的天然纤维素共混是一种绿色有效的途径。方法 本文从复合材料力学性能、热性能与降解性能等方面进行梳理,综述近年来天然纤维增强聚乳酸复合材料的研究,并提出发展趋势。结论 考察了不同类型、比例和形态的天然纤维与不同的纤维改性技术用于多功能应用的PLA基复合材料的制备和改进,降低成本的同时获得更优产品性能以扩大产品用途。     

聚乳酸/聚乙烯醇共混膜的制备

基于流延法和溶剂蒸发技术,以聚乳酸(PLA)和聚乙烯醇(PVA)为原料,制备可降解PLA/PVA共混膜。通过考察不同的共溶剂对共混膜成膜性能的影响,确定二甲基亚砜(DM SO)是制备PLA/PVA共混膜优良的共溶剂。研究PLA与PVA配比对PLA/PVA共混膜性能的影响,探索PLA与PVA分子链在共混膜中的结合状况。结果表明,当PLA的含量低于20%时,可以得到均质的PLA/PVA共混膜,且PLA与PVA分子链间以氢键结合。此外,在共混过程中,PLA与PVA的结晶均受到一定的破坏,结晶度比纯PLA与PVA下降。     

细菌纤维素增强水泥复合材料的制备及性能

对细菌纤维素增强水泥复合材料进行研究,探讨细菌纤维素含量、长度对水泥基复合材料抗折、抗压强度的影响以及细菌纤维素对水泥凝结时间和水化过程的影响。结果表明:细菌纤维素的加入能明显改善水泥基复合材料力学性能,细菌纤维素质量分数为0.02%是实验最佳掺量,材料抗折、抗压强度分别提高了20%和8%;过长细菌纤维素将导致分散不均,使浆体结构疏松;细菌纤维素对水泥浆体pH值和凝结时间无明显影响;细菌纤维素促进水化过程中CaO-SiO2-H2O凝胶生成。     

亚磷酸三苯酯调控聚乳酸/氯化铁共混体系的降解行为和性能

用熔融共混法制备了氯化铁(FeCl₃)催化聚乳酸(PLA)快速降解材料。PLA材料降解的速率提高了10倍,但是PLA/FeCl₃在加工过程中分子量大幅度减小,使力学性能和可加工性能降低。为了减小PLA/FeCl₃在熔融加工中的过度降解,将有优良扩链和增塑效果的亚磷酸三苯酯(TPPi)引入PLA/FeCl₃体系中,用熔融共混制备TPPi改性PLA/FeCl₃材料,使其具有一定的综合力学性能。通过碱溶液降解实验和多种测试研究了样品的降解速率和综合性能。结果表明,TPPi和FeCl₃ 的添加量之比为3∶1的P3-1样品性能最优,拉伸强度和弯曲强度分别达到43.78 MPa和99.04 MPa,在碱液中降解8d其质量损失率为65.76%,远大于纯聚乳酸的4.67%。含2.95 phr FeCl₃的样品能在碱液中产生高降解速率,加工时不发生过度降解,由此制备出一种可快速降解并保持良好力学性能的聚乳酸改性材料。     

再生桑蚕丝素/醋酸纤维素共混纳米纤维的制备和性能

采用静电纺丝法以三氟乙酸(TFA)为溶剂制备再生桑蚕丝素(RSF)/醋酸纤维素(CA)共混纳米纤维。通过扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS)分别研究不同CA添加量SF/CA共混纤维毡的微观形貌,晶体结构及表面化学性质。结果表明:SF中CA添加量小于10%,共混体系静电纺得到的纤维宏观上呈现均一形貌,但纤维直径变粗;当CA添加量大于20%时,SF与CA两者分相,所得纤维的直径分布加宽,并出现两极分化现象。XPS测试结果显示SF/CA共混纳米纤维中CA的"C"元素的特征峰消失,287.8eV和285.0eV处C1s的峰转化为285.0eV处的窄峰。共混后纤维力学性能明显改善。     

生物玻璃/聚乳酸多孔微球的制备及其作为细胞载体的研究

具有大孔结构的多孔微球既可以在体外扩增细胞,还可以作为细胞的传输工具,通过注射的方式把细胞输送到需要修复的组织部位。生物玻璃虽然生物活性良好,但难以直接制备成大孔结构的微载体。因此,本研究将生物玻璃(BG)与聚乳酸(PLA)高分子复合,通过复乳法制备了一种含生物玻璃的多孔微球细胞微载体。并通过扫描电镜(SEM)、热重分析(TGA)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)等方法研究分析了微球的形貌、组成和离子释放。通过细胞实验,证明细胞可以在微球的多孔结构中粘附和增殖,并且生物玻璃可以促进细胞增殖,在组织工程中具有潜在应用。     

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。     

基于熔融沉积3D打印聚乳酸基复合材料的研究进展

目的 半结晶性聚乳酸(PLA)因透明性好、力学性能优异、能生物降解等优点,在加工领域表现出适用范围广等特性,因此对PLA基复合材料在3D打印技术中的研究应用及最新进展状况进行总结,以期提供借鉴与参考。方法 以熔融沉积成型(FDM)、PLA基体为主线,在查阅近年中外文献基础上,分别从PLA结构性能、3D打印成型工艺、PLA基复合材料改性等方面进行了探讨,着重分析工艺参数的技术优化,以及复合材料的结构改性最新研究进展。结果 FDM制备PLA基复合材料的研究取得了丰硕的成果,在3D打印行业中表现优异,潜力巨大,商品化程度越来越高。结论 低廉、高效、可定制的3D打印受到国内外科研工作者广泛关注与青睐,随着新技术的不断探索和突破,以及纳米材质和新型聚合物材料等新型材质应用,使3D打印在成型加工技术上占据绝对优势。