生物可降解PLA/PHBV共混包装薄膜的热行为和力学性能研究

采用溶液铸涂法,以3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯共聚物(PHBV)对生物可降解聚乳酸(PLA)进行增韧改性,制备出不同配比的PLA/PHBV生物可降解共混包装薄膜,研究了PHBV的添加对共混包装薄膜的热行为和力学性能的影响规律。通过差示扫描量热法(DSC)测试发现,随着PHBV含量的增加,共混包装薄膜的玻璃化温度(Tg)、结晶温度(Tc)和熔点(Tm)都呈现下降趋势;热重分析法(TG)测试表明,PHBV的加入使共混包装薄膜的热稳定性变差;通过力学性能测试发现,当PHBV加入后,共混包装薄膜的拉伸强度和拉伸模量降低,而断裂伸长率明显增加,薄膜的韧性得到了改善。     

多面体低聚倍半硅氧烷晶粒诱导的聚乳酸结晶行为及性能

通过溶液及熔融两步共混方法,用带有环氧基的多面体低聚倍半硅氧烷(EVOS)对聚乳酸(PLA)进行改性,并对复合材料的力学性能、结晶性能和相态等方面进行了表征。实验结果表明,随着EVOS的加入,PLA冷结晶温度降低,结晶和熔融温度变化不大,结晶热和熔融热下降。1%的EVOS在PLA中实现了纳米尺度的分散,随着EVOS含量增加,球晶尺寸明显增加。当EVOS的添加量为5%时,材料的拉伸强度比纯PLA增加26.2%,达到最大值。     

聚乳酸/癸二酸二苯基二酰肼的制备及其性能

为改善聚乳酸（PLA）的结晶性能,以癸二酸二苯基二酰肼（TMC）为成核剂,采用熔融共混法制备PLA/TMC共混物,研究成核剂TMC的含量对聚乳酸结晶性能、热性能及力学性能的影响。结果表明,成核剂TMC对PLA有良好的异相成核作用,纯PLA在以10℃/min的速率降温过程中没有结晶峰,而添加成核剂TMC后,PLA有明显的结晶峰,并且随着TMC含量的增加,PLA的冷结晶温度从117.03℃降低至110.60℃。成核剂的加入使得PLA球晶密度增加且尺寸减小。当添加TMC的质量分数为0.8%时,PLA的断裂伸长率提高了26.4%。     

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%.     

聚ε-己内酯对聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯共混体系性能的影响EI北大核心CSCD

通过熔融共混法制备了不同聚ε-己内酯含量的聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯/聚ε-己内酯(PLA/PBS/PCL)共混物,采用X射线衍射仪、热重分析仪、流变仪和万能试验机等对PLA/PBS/PCL共混体系的结晶性能、热稳定性、流变行为和力学性能进行了研究。结果表明,PCL的加入未改变共混物的结晶结构;加入PCL后,共混物的起始分解温度(Ti)和分解终止温度(Tf)显著提高,当PCL用量为3 phr时,共混物的Ti和Tf分别提高了27.14℃和23.31℃;当PCL用量不超过2 phr时,PCL对共混体系主要起增容作用,PLA与PBS之间的相容性得到改善;随着PCL用量的增加,共混物的拉伸强度呈先增加后减小的趋势,PCL用量为2 phr时,达到最大值69.3 MPa,冲击强度呈增加的趋势,PCL用量为3 phr时,达到最大值5.59 k J/m2,较PLA/PBS共混物分别增加了35.4%和76.9%。     

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。     

聚乙二醇对纤维素纳米晶体/聚羟基丁酸戊酸酯复合材料性能的影响

为了探讨聚乙二醇(PEG)对纤维素纳米晶体(CNCs)/聚羟基丁酸戊酸酯(PHBV)复合材料性能的影响规律,采用熔融共混法制备了PEG-CNCs/PHBV复合材料。采用环境扫描电镜(ESEM)、DSC、偏光显微镜(POM)、TG、力学试验机表征了复合材料的界面形貌、结晶性能、力学性能。结果表明,PEG的加入使CNCs/PHBV复合材料的断面由光滑变得粗糙,断口凹凸不平;PEG-CNCs/PHBV复合材料球晶尺寸减小,球晶结构产生缺陷,熔融过程转变成两个熔融峰,熔融温度T_m从167.8℃下降到165.1℃,此外,PEG的加入增加了复合材料分子链的移动性,结晶变得困难,结晶度X_c从54.3%下降到50.2%,熔融结晶温度T_(mc)从99.8℃下降到73.5℃;PEG的加入提高了CNCs/PHBV复合材料的冲击强度和拉伸断裂伸长率,25wt%PEG添加量时,较纯PHBV最大增幅分别为56.4%和96.3%,但杨氏弹性模量和拉伸强度不断下降;PEG的加入使复合材料热解过程由一步热解转化成两步,25wt%PEG添加量时,第一步热解中的最快分解温度(T_(max1))从281.5℃上升到285.3℃;第二步热解中的最快分解温度(T_(max2))从371.5℃上升到394.3℃。因此,PEG的加入可以改善CNCs与PHBV界面相容性和结晶性能,从而提高CNCs/PHBV复合材料韧性、塑性和热稳定性。     

DCP对生物基单体原位聚合增韧聚乳酸效果的影响

目的 改善大豆油多元醇和L-赖氨酸乙酯二异氰酸酯作为生物基单体原位聚合增韧聚乳酸(PLA)共混物的界面相容性。方法 在上述2种单体原位聚合增韧PLA的过程中,添加少量过氧化二异丙苯(DCP),诱导聚合形成的聚氨酯增韧相与PLA基体之间发生增容反应;然后再研究添加DCP后,对所制备PLA共混物微观结构、力学性能及结晶/熔融性能的影响规律。结果 加入DCP后,发现聚氨酯增韧相凝胶含量增加,同时共混物界面相容性得到改善。当DCP质量分数为0.8%时,共混物缺口冲击强度达到最高(12.3 kJ/m²),约为纯PLA的4.4倍。随着DCP质量分数从0增加1.2 %,共混物中PLA组分的熔融温度和结晶度逐渐从163.8 ℃和7.3%降至155.6 ℃和3.2%。结论 在生物基单体原位聚合增韧PLA体系中添加少量DCP,可制备出一种具有良好韧性的全生物基PLA材料。     

甘油增韧淀粉/PLA易降解打印耗材的制备

采用甘油与PLA粉末在无水乙醇中预混合,80℃烘干后再加入淀粉进行双螺杆熔融共混,制备出淀粉含量为20%的甘油增韧淀粉/PLA复合材料。扫描电镜和拉曼光谱分析结果表明,采用该方法可使淀粉在PLA基体中均匀分布。力学性能测试显示,PLA拉伸强度、断裂延展率和弯曲强度均随淀粉含量增加而降低,但甘油含量为8%时淀粉/PLA复合材料的韧性明显提升。以甘油增韧的淀粉/PLA复合材料制成易降解FDM打印耗材,实际3D打印效果良好。     

聚ε-己内酯对聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯共混体系性能的影响

通过熔融共混法制备了不同聚ε-己内酯含量的聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯/聚ε-己内酯(PLA/PBS/PCL)共混物,采用X射线衍射仪、热重分析仪、流变仪和万能试验机等对PLA/PBS/PCL共混体系的结晶性能、热稳定性、流变行为和力学性能进行了研究。结果表明,PCL的加入未改变共混物的结晶结构;加入PCL后,共混物的起始分解温度(Ti)和分解终止温度(Tf)显著提高,当PCL用量为3 phr时,共混物的Ti和Tf分别提高了27.14℃和23.31℃;当PCL用量不超过2 phr时,PCL对共混体系主要起增容作用,PLA与PBS之间的相容性得到改善;随着PCL用量的增加,共混物的拉伸强度呈先增加后减小的趋势,PCL用量为2 phr时,达到最大值69.3 MPa,冲击强度呈增加的趋势,PCL用量为3 phr时,达到最大值5.59 k J/m2,较PLA/PBS共混物分别增加了35.4%和76.9%。     

PBS增韧改性MWNTs/PLA导电3D 打印耗材的制备及性能

为解决多壁碳纳米管/聚乳酸(MWNTs/PLA)导电打印耗材变脆的问题,本文利用双螺杆熔融共混方法,制备了聚丁二酸丁二醇酯(PBS)增韧改性的MWNTs/PLA复合材料。研究发现,PBS添加量对复合材料的性能有显著影响。随PBS含量增加,复合材料的电阻率升高,断裂伸长率和冲击强度明显提高,但拉伸强度、弯曲强度和硬度有所降低。当PBS含量为10%时,共混复合材料的综合性能最好,并根据最佳条件制成具有一定韧性的导电3D打印耗材,实际使用效果良好。     

GTA改性的PLA/PHB复合包装膜性能研究

目的研究三乙酸甘油脂(GTA)对PLA/PHB包装膜性能的影响。通过添加GTA提高PLA与PHB的相容性,改善包装膜的力学和透湿透氧性能。方法以GTA为增塑剂,聚乳酸(PLA)和聚β-羟基丁酸酯(PHB)为原料,利用熔融共混吹膜的方法制备PLA/PHB复合膜,通过对复合材料的DSC测试,以及透湿透氧性能、力学性能和红外光谱分析,研究GTA质量分数不同时对复合材料的拉伸性能、断裂伸长率、透湿透氧性能和相容性的影响。结果随着GTA含量的增加,薄膜拉伸强度整体呈下降趋势,同时断裂伸长率不断增大。当GTA质量分数大于4%时,拉伸强度急剧下降,断裂伸长率由原先的快速增长变为缓慢增长。透湿性能随GTA质量分数的增加先不断增大后减小,透氧性能增长不明显。通过DSC图结合包装膜断面结构微观图发现,GTA的加入减弱了聚合物分子链段之间的作用力,促进了链段的运动,使得薄膜断面上的微孔消失,形成层状结构。结论 GTA的加入改善了PLA和PHB的相容性,并且在GTA质量分数为4%时,复合包装膜既具有较好的拉伸性能和断裂伸长率,还具有较好的透湿透氧性能。     

Preparation and performance evaluation of castor oil-based polyurethane prepolymer/polylactide blends

Polylactide (PLA) is an important biodegradable polymer, used for numerous applications ranging from industrial packaging to tissue engineering. However, its inherent brittleness and limited thermal stability have restricted its penetration to niche markets. In this communication, the authors demonstrate that blending of PLA with castor oil-based polyurethane prepolymer (COPUP), with the addition of COPUP, dispersed in the PLA matrix can overcome the inherent brittleness of the matrix polymer. NCO-terminated COPUP was successfully synthesized and subsequently mixed with variable concentration of PLA matrix using melt blending technique. The interfacial compatibilization between COPUP and PLA phase happened by the reaction of ?NCO groups with terminal hydroxyl groups of PLA was confirmed by FT-IR peak deconvolution technique. As indicated by the results of DMA and DSC, the glass transition temperature (T _g) of both PLA and COPUP shifted closer together, indicating that the blend compatibility increased. The tensile properties and notched Izod impact strength of the PLA and toughened PLA are also investigated. With the addition of 30 % COPUP concentration, the elongation at break of the blend reached 377.46 %, and a notched Izod impact 269.62 J m^?1. With improved toughness, the PLA/COPUP blends could be used as replacements for some traditional petroleum-based polymers.     

Novel toughened polylactic acid nanocomposite: Mechanical,thermal and morphological properties

The objective of the study is to develop a novel toughened polylactic acid (PLA) nanocomposite. The effects of linear low density polyethylene (LLDPE) and organophilic modified montmorillonite (MMT) on mechanical, thermal and morphological properties of PLA were investigated. LLDPE toughened PLA nanocomposites consisting of PLA/LLDPE blends, of composition 100/0 and 90/10 with MMT content of 2 phr and 4 phr were prepared. The Young’s and flexural modulus improved with increasing content of MMT indicating that MMT is effective in increasing stiffness of LLDPE toughened PLA nanocomposite even at low content. LLDPE improved the impact strength of PLA nanocomposites with a sacrifice of tensile and flexural strength. The tensile and flexural strength also decreased with increasing content of MMT in PLA/LLDPE nanocomposites. The impact strength and elongation at break of LLDPE toughened PLA nanocomposites also declined steadily with increasing loadings of MMT. The crystallization temperature and glass transition temperature dropped gradually while the thermal stability of PLA improved with addition of MMT in PLA/LLDPE nanocomposites. The storage modulus of PLA/LLDPE nanocomposites below glass transition temperature increased with increasing content of MMT. X-ray diffraction and transmission electron microscope studies revealed that an intercalated LLDPE toughened PLA nanocomposite was successfully prepared at 2 phr MMT content.     

尼龙6/聚乳酸共混物的结构及性能

采用熔融共混法制备了尼龙6/聚乳酸(PA6/PLA)共混物,探索性研究了聚乳酸(PLA)部分替代尼龙6(PA6)的可行性。通过力学性能测试、扫描电镜(SEM)形态观察和热稳定性分析,研究了共混物的性能。研究结果表明,当PLA的含量不超过30%时,PA6/PLA共混物的拉伸强度在纯PA6拉伸强度的96%以上,拉伸模量是纯PA6的1.16～1.6倍;维卡软化点在173℃以上,热稳定性良好;形态观察发现共混物中PA6和PLA两相界面结合紧密,具有良好的相容性。而当PLA的含量超过40%时,PA6/PLA共混物的拉伸强度和热稳定性明显降低。     

POE-g-MA对纳米CaCO_3/聚乳酸复合材料热及流变性能影响

以纳米碳酸钙(Nano-CaCO_3)和聚乳酸(PLA)为原料,马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-g-MA)为增容剂,利用熔融挤出热拉-骤冷工艺制备了一系列Nano-CaCO_3/PLA复合材料。分别采用SEM、DSC、TG、毛细管流变仪(CR)和万能实验机研究了Nano-CaCO_3/PLA复合材料的界面相容性、热性能、流变性能与力学性能。结果表明:与纯PLA相比,当Nano-CaCO_3含量达到15wt%,Nano-CaCO_3/PLA复合材料团聚现象明显,其结晶度、最大热分解温度与拉伸强度分别下降1.9%、15.5℃与28.2%,弯曲强度和断裂伸长率分别提高37.5%和29.3%,而相应添加4wt%POE-g-MA增容剂的Nano-CaCO_3/PLA复合材料分散形态得到改善,其结晶度和拉伸强度分别下降4.2%和25.2%;最大热分解温度、弯曲强度和断裂伸长率分别提高5.8℃、25.3%和174.4%;同时POE-g-MA增加了Nano-CaCO_3/PLA复合材料的剪切黏度。     

“离位”增韧技术在碳纤维/RTM聚酰亚胺复合材料中的应用

研究了“离位”增韧对RTM聚酰亚胺（PI-9731）树脂基复合材料力学性能的影响。结果表明: 当增韧剂的质量分数为15%时, 经粉末法和薄膜法“离位”增韧G827／PI-9731复合材料的室温层间剪切强度从增韧前的97.9MPa分别提高到108MPa和110MPa, 高温（288℃）层间剪切强度变化不大。G827／PI-9731复合材料经粉末法“离位”增韧后, Ⅰ型断裂能释放率从增韧前的310J/m2提高到410J/m2, Ⅱ型断裂能释放率从增韧前的590J/m2提高到939J/m2。而经过薄膜法“离位”增韧后, 其复合材料的Ⅰ型断裂能释放率提高到459J/m2, Ⅱ型断裂能释放率提高到1100J/m2。经电镜分析表明, 由于热塑性聚酰亚胺的引入, 在复合材料层间区域形成热固/热塑相反转结构, 在裂纹扩展的过程中, 包覆热塑性聚酰亚胺的PI-9731粒子发生明显取向和变形, 从而提高韧性。      

聚乳酸/茶多酚抗氧化膜的制备及其性能研究

以聚乳酸（PLA）为基材,茶多酚（TP）为抗氧化剂,通过流延法制备了具抗氧化活性的可降解PLA/TP共混膜,并研究了茶多酚添加量对共混膜包装性能及抗氧化性能的影响。研究结果表明：茶多酚与聚乳酸基质间发生了相互作用,茶多酚在聚乳酸基质中具有较好的分散性。天然抗氧化物茶多酚的添加使共混膜的拉伸强度、断裂伸长率以及透光率降低,但显著提高了共混膜的热封强度、透湿系数、透氧系数、溶解度和自由基清除率。当茶多酚的质量分数为0.9%时,共混膜的热封强度为3.31 N/(15 mm),透湿系数和透氧系数分别是纯PLA膜的1.68倍和6倍,透光率为88.1%,自由基清除率为89.18%,是一种具有应用潜力的环境友好型食品活性包装材料。     

RGO/PHBH复合包装膜的制备及其抗静电性研究

目的 赋予聚羟基丁酸-羟基己酸酯(PHBH)包装膜优良的抗静电性能,使其在包装领域具有更广泛的应用.方法 通过抗坏血酸(Vc)还原氧化石墨烯(GO),制备还原氧化石墨烯(RGO)/PHBH包装膜,探讨包装膜的阻氧、防紫外及抗静电性能.结果 包装膜的氧气透过量最低可达到20 cm3/(cm2?d?Pa),紫外光透过率均小于40％,表面电阻由纯膜的29 GΩ大幅下降至0.25 MΩ.结论 与纯PBBH包装膜相比,RGO/PHBH复合包装膜的阻氧及抗紫外性能较高,并具有优良的抗静电性能.     

抗氧剂/光稳定剂对3D打印光致变色木塑复合材料性能的影响

功能性光致变色木塑复合材料(PWPC)使用寿命通常较短,因此本研究将抗氧剂1010和光稳定剂770引入到PWPC中,以改善复合材料的力学和耐光疲劳等性能。采用熔融共混法制得杨木粉/聚乳酸(WF/PLA)基光致变色复合材料,通过熔融沉积技术(FDM)打印成型,对制备的WF/PLA复合材料力学、界面相容性、热稳定性和耐光疲劳性能进行分析表征。与WF/PLA复合材料相比,当只添加抗氧剂1010时,WF/PLA复合材料拉伸、弯曲和冲击强度分别提高了42.58%、23.25%、6.52%;只添加光稳定剂770时,WF/PLA复合材料拉伸强度提高,弯曲强度和冲击强度均下降。当抗氧剂1010与光稳定剂770以质量比为1∶1添加到WF/PLA复合材料中时,在这两种助剂的协同作用下,WF/PLA复合材料的拉伸强度提高了1.8%,弯曲和冲击强度分别减小了9.3%和22.1%,相比于其他复配体系样品,力学性能降低幅度最低。此外,与WF/PLA复合材料相比,抗氧剂1010与光稳定剂770质量比为1∶1的WF/PLA复合材料的热降解性能和耐光变疲劳性能得到改善,质量损失为5%时的温度为219.84℃。老化第10天,其表面颜色变化值ΔE由5.3增至6.7,增加了26.7%。