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 %。     

竹纤维质量分数对PCL/PLA/竹纤维复合材料性能的影响

将竹纤维(BF)与聚己内酯(PCL)、聚乳酸(PLA)熔融共混,通过模压工艺制备了PCL/PLA/BF增强复合材料。研究了BF质量分数对该复合材料力学性能、热稳定性以及熔融结晶行为的影响。结果表明:随着BF质量分数的增加,PCL/PLA/BF复合材料的冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率均先增大后减小,并均在BF质量分数为40%时达到最大值,分别为11.26 k J/m2、12.68 MPa和5.2%;BF质量分数对PCL/PLA/BF复合材料的热稳定性无明显影响;BF的加入使得复合材料中PCL、PLA共混物的玻璃化转变温度降低,但不同BF质量分数的复合材料玻璃化转变温度变化不大;BF的加入使得复合材料结晶温度小幅提升,但结晶峰强度随着BF质量分数的增加而逐渐减弱。     

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。     

扩链剂TDI对PLA/AMB纳米复合抗菌材料性能影响

在聚乳酸(PLA)/自制抗菌母料(AMB)纳米复合材料中添加扩链剂甲苯二异氰酸酯(TDI),研究了TDI含量对纳米复合材料抗菌性能和力学性能的影响。结果表明,TDI质量分数在0~2.5%范围内,随着TDI含量的增加,复合材料对大肠杆菌的抗菌性能逐渐轻微减弱,但仍为强抗菌材料;拉伸强度、缺口冲击强度和弯曲强度逐渐增加,断裂伸长率先增加后减小。当TDI质量分数为2.5%时,复合材料的综合性能最好,与PLA/AMB相比,其拉伸强度、断裂伸长率、缺口冲击强度和弯曲强度分别提高了7.9%,147.6%,29.4%和22.0%,抗菌率为99.1%,仍为强抗菌材料。     

扩链剂ADR对PLA/Nano-ZnO/CCA纳米复合抗菌材料的影响

将环氧系扩链剂ADR添加到聚乳酸(PLA)/Nano-ZnO/叶绿素铜酸(CCA)纳米复合抗菌材料中,研究了ADR添加量对复合材料抗菌性能和力学性能的影响。结果表明,在ADR质量分数为0%~1.0%范围内,随ADR含量的增多,复合材料对大肠杆菌的抗菌性能略有减弱,其缺口冲击强度有较大幅度的增加,弯曲强度、拉伸强度略有增加,断裂伸长率先增大后减小,ADR质量分数小于1.0%时仍属强抗菌材料。当ADR质量分数为1.0%时复合材料的综合性能较好,其抗菌率为99.4%,拉伸强度、断裂伸长率、缺口冲击强度、弯曲强度分别比PLA/Nano-ZnO/CCA复合材料提高了4.6%,11.6倍、71.4%,4.8%。     

不同分子量PCL增韧PLA的结构与性能

采用两种不同分子量的聚(ε-己内酯)(PCL)(粘均分子量60 000和3 000)与聚乳酸(PLA)在175℃下共混10 min制备PLA/PCL共混物。通过动态流变、扫描电子显微镜(SEM)和力学性能等研究了PLA/PCL共混物的结构和性能。动态流变显示,在PCL低含量(质量分数小于15%)时,PCL与PLA是相容的,质量分数为15%时PCL与PLA表现出明显的相分离行为。SEM显示,随着PCL含量的增加,PCL相的尺寸变大;低分子量PCL(L-PCL)的相尺寸明显大于高分子量PCL(H-PCL),而且相形态不是规则的球状。随着PCL含量的增加,共混物的拉伸强度下降,而断裂伸长率增加。当H-PCL质量分数为8.3%时,PLA/H-PCL共混物的断裂伸长率为137.32%。当H-PCL质量分数为15%时,其断裂伸长率高达232.76%。在添加相同含量PCL时,PLA/H-PCL共混物的拉伸强度高于PLA/L-PCL;而PCL质量分数8%时,共混物的断裂伸长率相差不多,当PCL质量分数大于8%时,PLA/H-PCL共混物的断裂伸长率明显比PLA/L-PCL共混物的高。     

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。     

PLA/PHBV共混改性研究

采用熔融共混法制备了聚乳酸/聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸酯)(PLA/PHBV)共混物,研究了PLA/PHBV质量比以及滑石粉(Talc)含量对PLA/PHBV共混物性能的影响。结果表明,随着PHBV含量的增加,PLA/PHBV的结晶度先降低后升高,断裂伸长率提高了21.81%,冲击强度提高了35.9%,拉伸强度下降;随着Talc含量的增加,PLA/PHBV/Talc的结晶度增大,冲击强度提高了12.4%,但是断裂伸长率和拉伸强度有所下降;在不显著降低拉伸强度和弯曲强度的前提下,PHBV的含量为20%(质量分数,下同)且Talc含量为1.5%时,复合材料的力学性能最优。     

PHBV增韧PLA的结晶及力学性能研究

采用熔融共混法,以聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)为增韧剂对聚乳酸(PLA)进行改性,得到PLA/PHBV复合材料。研究了PHBV用量对PLA/PHBV复合材料结晶性能和力学性能的影响。结果表明:随着PHBV用量的增加,PLA/PHBV复合材料的结晶度逐渐减小,拉伸强度和弯曲强度逐渐降低,而断裂伸长率则逐渐增大(当PHBV用量为50%时,复合材料的断裂伸长率比纯PLA提高了1.72倍),同时复合材料的冲击强度亦有所提高。由此可见,在不明显降低拉伸强度和弯曲强度的前提下,适量PHBV的添加能够改善PLA/PHBV复合材料的韧性。     

3D打印聚己内酯/电气石复合材料性能的实验研究

在聚己内酯(PCL)中添加不同质量分数的电气石粉,用熔融共混的方法制备电气石粉质量分数分别为1 %、3 %、5 %和7 %的PCL/电气石复合材料。利用双螺杆挤出机挤出造粒后,在以粒料为原料的3D打印机上制备力学测试样条,并进行拉伸、弯曲和冲击性能测试。结果表明,添加了改性后电气石粉的复合材料力学性能在一定范围内有所提升,并具有释放负离子的特性;在力学性能上,随着电气石粉含量的上升,拉伸强度和弯曲强度先上升,均在5 %时达到最高,之后下降;断裂伸长率和冲击强度则随电气石粉含量的增加而减小;电气石粉在复合材料中的分散性在其含量达到7 %时大大下降;复合材料释放负离子的能力随电气石粉含量的变大而增强。     

PLA/PBAT质量配比对PLA/PBAT/CaCO3共混体系的影响

通过熔融共混制备了 PLA/PBAT/CaCO_3共混体系,研究了不同PLA/PBAT质量配比对共混体系力学性能、流变学性能和熔融、结晶性能的影响。结果表明:随着PBAT用量的增加,共混体系拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和密度下降,断裂伸长率、冲击强度增加,并在PLA/PBAT质量配比为35/35左右时冲击强度大幅度增加;共混体系黏度随PBAT用量增加呈现先下降后上升趋势,并在PLA/PBAT质量配比为56/14时黏度达到最低;DSC显示,随PBAT用量增加,熔融温度逐渐降低,结晶温度逐渐增高,且在PLA/PBAT质量配比不超过56/14时无结晶出现。     

PA11/白炭黑纳米复合材料的制备及性能研究

以11-氨基十一酸和湿态白炭黑为原料,通过原位聚合的方法制备了尼龙11/白炭黑纳米复合材料,并用红外光谱仪和扫描电子显微镜等研究了纳米复合材料的形态结构、力学性能和阻隔性能。结果显示,当白炭黑含量增加时,拉伸强度和弯曲强度先显增大趋势;当白炭黑质量分数达到8%时,拉伸、弯曲强度达到最大值;之后,拉伸、弯曲强度开始减小。断裂伸长率则一直减小,无明显变化。尼龙11及其纳米复合材料的常温冲击强度也随着白炭黑含量的增加逐渐降低。此外,白炭黑的加入极大地提高了复合材料的阻隔性能。     

竹原纤维/可生物降解塑料复合材料的性能研究

通过热压成型制备了竹原纤维增强可生物降解塑料复合材料,研究了材料的力学性能、热稳定性、断裂面的微观结构等,以及复合材料的微生物降解性能。研究结果表明,复合材料的拉伸强度和弯曲强度随竹原纤维含量增加而增加,当竹原纤维质量分数为16.67%时,复合材料的拉伸强度和弯曲强度较纯可降解塑料分别增加46.9%和93.1%,但断裂伸长率和冲击强度随着竹原纤维含量增加而降低。复合材料的热稳定性比纯可降解塑料和竹原纤维更好。在土壤微生物的作用下,复合材料在20 d时间的降解率可达19.4%。     

抗菌母料中Nano-ZnO/CCA配比对PLA/AMB/TBC纳米复合材料性能的影响

以聚乳酸(PLA)为基体树脂,nano-ZnO和叶绿素酮酸(CCA)为复合抗菌剂,通过溶液共混制得抗菌母料(AMB),用PLA与AMB、柠檬酸三丁酯(TBC)热机械共混制得PLA/AMB/TBC纳米复合材料。研究了母料中nano-ZnO/CCA质量配比对纳米复合材料抗菌性能和力学性能的影响。结果表明,少量CCA的加入使纳米复合材料对大肠杆菌的抗菌性能大幅度提高;当纳米复合材料中TBC和nano-ZnO质量分数分别为10%和0.9%,AMB中nano-ZnO/CCA质量配比为18/8时,纳米复合材料的抗菌性能最好,其抗菌率达到99.6%,断裂伸长率是纯PLA的2.17倍,拉伸强度、弯曲强度和冲击强度保留率分别为75%,65%,70%。     

木薯渣/聚丁二酸丁二醇酯全降解复合材料的制备与力学性能

木薯渣作为一种生物质废弃物,其主要成分为淀粉和纤维素,具有良好的生物降解性,可与生物可降解的聚合物进行共混制备全降解复合材料。将木薯渣与聚丁二酸丁二醇酯(PBS)在密炼机中进行共混,制备出木薯渣/聚丁二酸丁二醇酯全降解复合材料,并研究木薯渣含量对复合材料的拉伸、弯曲、冲击力学性能的影响。结果表明,复合材料的拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率、弯曲强度都较纯PBS的低,随着木薯渣含量的增大而降低;木薯渣质量分数为10%的复合材料的弯曲模量较PBS的高,随后随着木薯渣含量的增大而降低;随着木薯渣含量的增加,复合材料的冲击强度先减小后增大最后减小,其在木薯渣质量分数为20%时出现一个最大值,但较PBS的冲击强度低。     

基于微纳层叠的PET/PA6双向拉伸薄膜的制备与性能研究

以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和尼龙6(PA6)为实验原料,分别以PA6的质量分数为10%和20%来配比PET/PA6混合料,再通过双螺杆挤出机挤出造粒后得到PET/PA6复合粒料。分别以纯PET和两种不同配比的PET/PA6复合材料为实验原料,通过微纳层叠挤出设备制备样品,并进行力学性能和阻透性能测试。结果表明:纯PET样品的拉伸强度最低,为226.07 MPa(MD)和282.83 MPa(TD),随着PA6质量分数的增加,样品的拉伸强度逐渐升高,样品的断裂伸长率随着PA6质量分数的增加逐渐增大,当PA6质量分数达到20%时,样品的断裂伸长率达到最大值,为60%(MD)和72%(TD);随着PA6质量分数的增加,样品的撕裂强度逐渐升高,当PA6质量分数达到20%时,样品的撕裂强度达到最大值,为31.57 MPa(MD)和29.22 MPa(TD)。TD的拉伸强度比MD的大,断裂伸长率也比MD的大,TD的撕裂强度比MD的小。PA6可以改善PET的阻隔性,提高PET的阻透性能,但是过量的PA6会使PET膜阻透性能降低。     

PLA协同纳米CaCO3增韧PP的研究

通过熔融共混制得聚丙烯/聚乳酸/纳米碳酸钙（PP/PLA/CaCO3）复合材料,考察了PLA和纳米CaCO3对复合材料力学性能、热性能、流变性能与结晶形态的影响及其作用机理。结果表明,复合材料中形成连续空间网络结构的PLA有助于改善PP的性能,PLA含量为20 %（质量分数,下同）时复合材料综合力学性能最佳;与纯PP相比,加入PLA后的复合材料拉伸强度和冲击强度分别提高5.1 %和54.4 %,断裂伸长率降低62.5 %;纳米CaCO3通过“滚珠增韧”和“异相成核”作用明显改善复合材料力学性能,纳米CaCO3含量15 %时产生的晶粒细化作用效果最为显著,复合材料综合力学性能达到最佳,拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度分别比未添加CaCO3时提升了15.2 %、2.7 %和5.6 %。     

抑菌型可降解PLA/PCL/T-ZnOw形状记忆复合材料的制备与性能研究

采用溶液共混法制备聚乳酸/聚己内酯(PLA/PCL)复合材料,研究了四针状氧化锌晶须(T-ZnOw)对PLA/PCL复合材料的力学性能、形状记忆性能、热稳定性及降解性的影响。结果表明,当PCL质量分数为30%,T-ZnOw质量分数为3%时,PLA/PCL/T-ZnOw复合材料的拉伸强度和断裂伸长率较分别提高了40.8%、74.1%,形状记忆性能达到最佳。T-ZnOw赋予了PLA/PCL复合材料一定的抑菌性,同时还促进了复合材料的降解。PLA/PCL/T-ZnOw复合材料较PLA/PCL复合材料的结晶度(X_C)提高了,形状记忆的固定率明显增加;初始热分解温度降低,残炭量提高。这种具有抑菌性的可降解PLA/PCL/T-ZnOw形状记忆材料在医疗和智能材料领域将有广泛的应用前景。     

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%。     

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。