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 %。     

PLA/改性MMT复合材料的性能

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为改性剂对蒙脱土(MMT)进行改性,将其填充到聚乳酸(PLA)中,采用熔融插层法制备了PLA/改性MMT复合材料,并研究了复合材料的性能。结果表明:添加MMT可提高复合材料的阻燃性能和耐热性能;添加未改性MMT降低了复合材料的力学性能,当其用量为9 phr时,复合材料的拉伸强度从42.1 MPa降至38.6 MPa,断裂拉伸应变从4.5%降至2.2%,冲击强度从15.2 kJ/m~2降至8.6 kJ/m~2;添加适量(3~5 phr)改性MMT可提高复合材料的力学性能,当其用量为5 phr时,复合材料的拉伸强度和断裂拉伸应变均达最大值,分别为47.2 MPa和10.6%,当其用量为3 phr时,复合材料的冲击强度达最大值,为25.2 kJ/m~2。     

聚乳酸/热塑性淀粉/氮化硼/碳纳米管复合材料的制备与性能研究

通过熔融共混制备聚乳酸/热塑性淀粉/氮化硼/碳纳米管（PLA/TPS/BN/CNT）复合材料,探究BN和CNT对复合材料力学性能、耐热性能和导热性能的影响。结果表明：随着BN含量的提高,复合材料的导热性能和耐热性能提高。加入CNT能够进一步提高复合材料的导热系数、拉伸强度和冲击强度。当加入50份BN和3份CNT,PLA/TPS/BN/CNT复合材料的综合性能良好,拉伸强度、缺口冲击强度和拉伸模量分别达到42.2 MPa、1.84 kJ/m2和402 MPa,导热系数可以达到1.06 W/（m·K）,初始热分解温度提高27.5℃。填充BN和CNT是提高PLA/TPS共混物导热性能的有效方法。     

3D打印PLA/PCL复合材料的力学性能

以聚己内酯(PCL)和聚乳酸(PLA)为实验原料,分别配比PCL质量分数在10%,20%和30%的PLA/PCL混合料,再经双螺杆挤出机挤出造粒后得到PLA/PCL复合材料。分别以纯PLA和3种不同配比的PLA/PCL复合材料为实验原料,使用粒料3D打印机制备拉伸、弯曲和冲击试件,并进行力学性能测试。结果表明,纯PLA试件的拉伸强度最大,为50.64 MPa,随着PCL含量的增加,试件的拉伸强度逐渐下降;试件的断裂伸长率随着PCL的含量的增加先增高后降低,当PCL质量分数为20%时,断裂伸长率达到最大值为25%;试件的弯曲强度随PCL含量的增加逐渐下降;试件的冲击强度随PCL含量的增加逐渐增大,当PCL质量分数为30%时,试件的冲击强度达到最大值,为15.80 kJ/m~2。     

PP/纳米ZnO的紫外光老化性能

将纳米ZnO(nano-ZnO)用钛酸酯偶联剂表面处理后制备聚丙烯(PP)/nano-ZnO复合材料。研究了nano-ZnO含量对复合材料耐老化性能的影响。nano-ZnO可明显改善PP树脂的紫外光老化性能。当w(nano-ZnO)为3%时,复合材料老化前后的性能差和纯PP树脂老化前后的性能差分别为:拉伸强度1.9 MPa和3.1 MPa、断裂伸长率为29.0%和66.7%、缺口冲击强度为1.1 kJ/m~2和2.9 kJ/m~2、无缺口冲击强度为1.5 kJ/m~2和3.2 kJ/m~2、球压痕硬度为4.8 MPa和5.8 MPa、维卡软化温度为3.3℃和7.0℃。     

PP/MWNT复合材料的力学性能研究

采用熔融共混法制备了不同质量分数的聚丙烯/多壁碳纳米管(PP/MWNT)复合材料,研究了MWNT的含量对复合材料的拉伸强度、冲击强度等力学性能以及储能模量的影响,并利用扫描电镜研究了复合材料的微观形貌。结果显示,MWNT的质量分数为1.5%时,复合材料的拉伸强度由28.58MPa提高到32.47MPa,冲击强度由5.67kJ/m~2提高到8.85 kJ/m~2,断裂伸长率呈下降趋势,复合材料的储能模量在MWNT为2%时出现最大值;SEM图像显示MWNT的含量较低时,在PP基体中分布均匀,当MWNT的含量增大后,在PP基体中产生了缠结,形成了团聚,导致PP/MWNT复合材料的力学性能有所下降。     

无水硫酸钙/纳米SiO_2对废旧PP的改性研究

用双螺杆挤出机制备了废旧聚丙烯(PP)/无水硫酸钙/纳米SiO_2三元复合材料,并通过拉力试验机、冲击试验机、熔体流动速率测定仪、扫描电镜、光电子能谱等仪器研究了无水硫酸钙与SiO_2对PP复合材料力学性能和熔体流动速率的影响。结果表明:无水硫酸钙的加入会细化PP颗粒,SiO_2的加入提高了复合材料的拉伸强度和熔体流动速率;当SiO_2用量为2份、无水硫酸钙用量为5份时,复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度分别达到10.73 MPa、3.51%和8.31 kJ/m~2。与废旧PP/SiO_2(2份)的8.42 MPa、8.71%、5.41 kJ/m~2相比,拉伸强度与冲击强度分别提高了27.43%和53.60%,而断裂伸长率下降了59.7%。     

聚乳酸纤维/聚乙烯醇纤维协同增强热塑性淀粉复合材料

为提高热塑性淀粉（TPS）塑料的力学和耐水性能,通过挤出工艺制备了含量为1 %（质量分数,下同）的聚乳酸纤维（PLAF）及不同含量的聚乙烯醇纤维（PVAF）共同增强的热塑性淀粉复合材料。研究了含量为0.2 %~1.4 %的PVAF对TPS/PLAF/PVAF复合材料力学性能、断面形貌、耐水性能及转矩流变性能的影响。结果表明,同时加入PLAF和PVAF能有效提高复合材料的力学性能及表面耐水性能;当PLAF和PVAF含量为1 %时,复合材料的拉伸强度从纯TPS的1.98 MPa提高到10.53 MPa,冲击强度由纯TPS的33.4 kJ/m²提高到62.23 kJ/m²,水接触角由纯TPS的46.34°提高到65.02°,TPS/PLAF/PVAF复合材料的平衡扭达到最大值15.75 N·m。     

聚乳酸/环氧大豆油共混物的性能

聚乳酸（PLA）与环氧大豆油（ESO）经熔融共混制得具有高韧性的PLA/ESO共混物,并研究了ESO含量对PLA微观形态、力学和流变性能的影响规律。结果表明：ESO可显著降低PLA的熔体黏度,提高PLA的韧性;PLA/ESO共混物在低ESO含量（10%）时为部分相容,而在高ESO含量（20%和30%）时发生了相分离,从而使共混物的断裂伸长率和冲击强度随ESO含量增加先增大后减小,且分别在ESO含量为20%和15%时达到最大值,约为PLA的17倍和2.9倍,而拉伸强度则随之减小。     

聚乙二醇/聚乳酸/环氧化天然橡胶热塑性弹性体的性能研究

采用动态硫化技术制备聚乙二醇(PEG)/聚乳酸(PLA)/环氧化天然橡胶(ENR)热塑性弹性体(TPV),对其性能进行研究。结果表明:PEG对TPV表现出良好的增韧效果,TPV的断裂伸长率和冲击强度随着PEG用量的增大明显提高,PEG用量为10份时TPV的断裂伸长率由16%提高至321%,冲击强度由30.6 kJ·m~(-2)提高至53.6 kJ·m~(-2),而拉伸强度、拉伸模量和弯曲强度均有一定程度的降低;PEG主要分布在PLA基体中,PEG能大幅降低PLA的玻璃化温度,提高其结晶能力;TPV在拉伸过程中沿着应力方向产生塑性形变。     

聚丙烯/木粉复合材料的制备及其力学性能的研究

以聚丙烯为基体,木粉为填料,采用机械共混、二次挤出共混和注塑成型方法制备不同木粉含量的PP/木粉复合材料,并且测定了PP/木粉复合材料的力学性能。实验结果表明:随着木粉用量的增加,复合材料拉伸强度逐渐增大;木粉用量为60%时,复合材料拉伸强度达到最大值36.04 MPa;木粉用量为80%时,复合材料拉伸强度降低到34.60 MPa。木粉的含量由20%增加到80%,复合材料弹性模量由579.12 MPa增加到869.80MPa,断裂伸长率从18.92%降低到7.39%,冲击强度由9.33 kJ/m2降低到7.76 kJ/m2。这是因为PP/木粉复合材料体系中随着木粉含量的增加,木粉起到了应力集中的作用,使材料变脆,冲击强度降低。     

丙烯酸酯增韧聚乳酸的制备与性能

采用1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)和聚乳酸(PLA)为原料,通过反应共混法制备了PLA/HDDA共混物,并利用拉力试验机、冲击试验机、扫描电子显微镜、差式扫描量热仪和偏光显微镜研究了HDDA含量对共混物力学性能、断面形貌、热性能和结晶性能的影响。结果表明,HDDA对PLA具有良好的增韧效果,随着HDDA含量的增加,共混物的断裂伸长率和冲击强度显著提高;当HDDA含量为20%时,冲击强度达到8. 2 kJ/m~2,断裂伸长率为62. 8%,而拉伸强度仍保持在较高水平(39. 8 MPa)。HDDA的加入使共混物的冲击断面变粗糙,断裂形态为韧性断裂;随着HDDA含量的增加,共混物中PLA相的玻璃化转变温度逐渐降低,冷结晶温度先升高后降低,结晶度则先减小后增大。     

相容剂对PLA/PBS/秸秆粉木塑复合材料性能的影响

利用注塑机制备了PLA/PBS/秸秆粉可生物降解木塑复合样条,通过电镜扫描(SEM)和力学性能测试,探讨了不同含量的马来酸酐接枝聚乳酸(MAPLA)、5%硅烷处理秸秆粉以及2种相容剂同时加入对PLA/PBS/秸秆粉可生物降解木塑复合材料力学性能和断面微观结构形态的影响。结果表明:当MAPLA含量为5%时,弯曲强度和拉伸强度最大,分别为20.51 MPa和19.03 MPa,较未添加时分别提高了146.72%和118.07%。当MAPLA含量为3%时,冲击强度最大,为20.36 kJ/m~2,较未添加时提高了36.19%。5%硅烷和5%MAPLA组合处理对PLA/PBS/秸秆粉木塑复合材料界面相容性有显著的改善,但对木塑复合材料力学性能的提高不是很明显。     

环氧大豆油反应增容对PLA/TPU共混物性能的影响

以热塑性聚氨酯(TPU)为增韧剂、环氧大豆油(ESO)为反应型相容剂,采用熔融共混制备了PLA/TPU/ESO复合材料,研究了ESO的含量对复合材料性能的影响。利用傅里叶红外光谱分析(FTIR)、力学性能测试、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析(TGA)、动态力学性能分析(DMTA)、扫描电子显微镜(SEM)进行测试,结果表明,加入ESO后,PLA/TPU共混物的力学性能显著提升,其中,84PLA/10TPU/6ESO复合材料的综合性能最佳,与纯PLA相比,其断裂伸长率和冲击强度分别提升了32倍和8倍,拉伸强度下降了20%,但是,韧性较高,这是由于,ESO与PLA/TPU发生反应,形成PLA-g-TPU共聚物,充当PLA和TPU界面之间的桥梁,提高了PLA与TPU的相容性。     

芳香酸钙刚性粒子增韧聚氯乙烯

选用硬脂酸(HSt)与钛酸酯偶联剂131分别对芳香酸钙(CaT)表面进行处理;观察了处理前后CaT在聚氯乙烯(PVC)中的分散状况与界面结合。研究了CaT对PVC拉伸性能、冲击性能的影响。结果表明,CaT表面未处理,当其含量为4份时,PVC的缺口冲击强度由2.9kJ/m~2提高至3.6kJ/m~2,拉伸强度略有上升;CaT表面经3%HSt处理后,分散性能变好,改性效果明显,当其含量为4份时,PVC的综合性能最好,其拉伸强度由53.5MPa提高至56.0MPa,缺口冲击强度由2.9kJ/m~2上升至3.7kJ/m~2。CaT表面经2%钛酸酯偶联剂131处理后,界面结合性能明显变好,当其含量为6份时,PVC的综合性能最好,其拉伸强度由53.5MPa上升至57.5MPa左右,缺口冲击强度由2.9kJ/m~2上升至4.05kJ/m~2;扫描电子显微镜发现CaT表面处理后,在PVC中分散更加均匀,界面结合得更好,更大程度发挥了刚性粒子增韧效果。     

废旧轮胎胶粉/PP复合材料的研究

研究了不同含量的废旧轮胎胶粉对聚丙烯力学性能的影响,并采用脱硫、自由基聚合反应改善两相的相容性。结果表明：加入未经处理的胶粉时,复合材料拉伸强度和断裂伸长率随着胶粉含量的增加而降低。当胶粉含量为70 ％(质量分数,下同)时,拉伸强度由37 MPa降至7 MPa,断裂伸长率由108 ％降至35 ％左右。冲击强度随着胶粉含量的增加呈现先升后降趋势,当胶粉含量为20 ％时,冲击强度达到14 kJ/m2。加入处理后的胶粉,拉伸强度随胶粉含量的增加而降低的趋势变缓。冲击强度和断裂伸长率随着胶粉含量的增加呈现先升后降趋势。胶粉含量为30 ％时,冲击强度可达18.5 kJ/m2,断裂伸长率约为320 ％.     

热塑性聚乙烯醇对聚乳酸结构与性能的影响

以聚乳酸(PLA)、热塑性聚乙烯醇(PVA)、相容剂等助剂为原料,采用熔融成型加工法制备了增韧的PLA样品。通过拉伸试验、冲击试验、差示扫描量热法(DSC)及扫描电子显微镜(SEM)测试,对样品的力学性能、热性能及微观形貌进行了研究。结果表明,热塑性PVA含量为2%(质量分数,下同)时,改性PLA的综合性能最佳,其冲击强度、拉伸强度、断裂伸长率分别为15.6kJ/m~2、52.7 MPa、4.2%,玻璃化转变温度和熔融温度分别为62.8、167.9℃。     

聚丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物改性聚乳酸的研究

为了提高聚乳酸(PLA)的韧性,采用聚丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸甲酯(PMA-MMA)对PLA进行共混改性。采用悬浮聚合法,以丙烯酸甲酯(MA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)为共聚单体,制备珠粒状的PMA-MMA共聚物。通过熔融共混法,分别以PMA-MMA共聚物为增韧剂,聚乙二醇为增塑剂,聚乙烯蜡为润滑剂,对PLA进行改性,对改性后的PLA复合材料的热性能和力学性能进行研究。结果表明,随着PMA-MMA共聚物用量的增加,PLA复合材料的拉伸强度呈先增大后减小的趋势,而断裂伸长率和冲击强度不断增大。当PMA-MMA共聚物用量为15份时,PLA复合材料的拉伸强度达到最大值,为52.2 MPa;当PMA-MMA共聚物用量为25份时,PLA复合材料冲击强度为53.26 k J/m2,是纯PLA的4.4倍,断裂伸长率为54.9%。PMA-MMA共聚物与PLA的相容性好,有明显的增韧作用。PMA-MMA共聚物的加入并未降低PLA复合材料的热性能。     

PLA/PBAT/OMMT生物基材料的制备及快速成型

对生物可降解材料聚乳酸(PLA)与聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT)及有机蒙脱土(OMMT)材料进行共混,采用挤出成型制备PLA/PBAT/OMMT线材,再采用快速成型制备标准试样,通过对样件的力学性能、结晶行为、断面形貌和表观质量的测试和分析得出:纯PLA的拉伸强度和断裂伸长率分别为7.42MPa和1.8%,表现出硬而脆的特点;PLA/PBAT共混后,随着PBAT含量的增加,共混材料的断裂伸长率以及冲击强度不断提高,当PBAT含量为60%时,共混物的断裂伸长率达到405%,材料的冲击强度为31.11kJ/m2,约为纯PLA的11倍;而共混材料的拉伸强度表现出先增后减的趋势,当PBAT含量约为30%时,拉伸强度最佳,为37.08MPa;加入2%含量的OMMT后,共混材料的综合力学性能较之前又有不同程度的提高,其中拉伸强度以及冲击强度提升的较为明显;通过差示扫描量热和扫描电镜分析,PLA/PBAT共混体系为不相容体系,两相界面存在大量的孔洞,且结晶性能差,为半结晶聚合物,OMMT的加入使PLA/PBAT的两相界面变得模糊,极大地改善他们的相容性,而且还提高了共混物的结晶度;通过观察打印制件的表观质量,当PBAT的含量在30%左右,综合快速成型性能最佳。     

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 %。