退火对MWCNT/PLA复合材料结晶与导电性能的影响

以多壁碳纳米管(MWCNT)为导电填料,聚乳酸(PLA)为基体,通过哈克转矩流变仪制备MWCNT/PLA导电高分子复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、广角X射线衍射仪(WAXD)、差示扫描量热仪(DSC)、数字高阻仪对复合材料的表面形貌、结晶和导电性能进行测试。结果表明,MWCNT/PLA复合材料的电导率随MWCNT含量的变化呈现典型的逾渗行为,逾渗阈值(P_c)为0.69%;退火处理后,MWCNT/PLA复合材料的P_c为0.53%,相比于未退火MWCNT/PLA复合材料降低了23%。MWCNT能够诱导PLA结晶,且对晶型无影响;MWCNT含量为0.3%～1.0%的MWCNT/PLA复合材料对退火的响应程度较大,此时晶体排斥效应明显,导电性能变化最大。     

3D打印制备PLA/MWCNT复合材料及其性能研究

聚乳酸作为基体材料,通过研磨共混法制备了多壁碳纳米管(MWCNT)/聚乳酸(PLA)复合粒料,应用3D打印技术打印了PLA/MWCNT复合材料样条。通过对复合材料导电性能测试,结果表明随着MWCNT掺杂量的增加,复合材料的电导率数值呈指数型增长,当MWCNT含量达6%时,电导率为10~(-2) S/cm。力学性能测试得到在MWCNT含量为6%时,样条的拉伸强度达63.7 MPa,比纯的PLA材料提升37.6%;弯曲强度为126.7 MPa,提高了16.9%。扫描电子显微镜(SEM)观察发现MWCNT在PLA基体中较为分散,PLA/MWCNT复合样条断面呈现多孔蜂窝状。样品热分解温度高达390.2℃,耐热效果明显提升。     

填料处理剂对PLA/填料体系结构和性能的影响

将不同填料处理剂(聚己内酯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、一元醇和二元醇)与聚乳酸(PLA)/填料体系简单共混,制备了复合材料。利用万能电子拉伸机、扫描电子显微镜、差示扫描量热仪分析了填料处理剂及填料并用对PLA/填料体系结构和性能的影响。结果表明,不同的填料处理剂对PLA/填料复合材料的拉伸力学性能有不同的影响,而且一元醇的处理效果优于其他类型的处理剂。不同的填料并用对PLA填料复合材料拉伸力学性能影响较小。填料的加入促进了聚乳酸的结晶,降低了PLA的冷结晶温度,但对聚乳酸最终的结晶度和晶体结构没有影响。     

聚乳酸/碳纳米管复合材料的结晶及流变性能

采用熔融共混的方法制备了聚乳酸/多壁碳纳米管复合材料(PLA/MWCNTs)复合材料,研究了MWCNTs对复合材料的结晶性能、热性能和流变性能的影响。研究结果表明MWCNTs的加入不会改变其晶型结构,但可起到异相成核作用,降低PLA基体的冷结晶温度,提高结晶度。MWCNTs可显著提高PLA的热稳定性,添加1 wt%MWCNTs的PLA/MWCNTs复合材料的初始热分解温度比纯PLA初始热分解温度提高了28.8℃。在低频区,PLA/MWCNTs复合材料的储能模量和复数黏度随着MWCNTs含量的增加而增加,当MWCNTs添加量为3 wt%时达到PLA/MWCNTs复合材料的流变逾渗值。随着频率的增加,PLA/MWCNTs复合材料仍表现出传统的剪切变稀行为。     

高导电、低逾渗PLA/CNTs导电复合材料的结构设计及性能研究

通过溶液吸附?熔融法制备了具有低逾渗高导电性能的左旋聚乳酸/右旋聚乳酸/碳纳米管(PLA/PDLA/CNTs)复合材料。在PLA/CNTs复合材料内部通过添加PDLA以提高复合材料的结晶性能,起到良好的体积排斥作用,促进了CNTs的分散,对PLA/PDLA/CNTs复合材料的导电网络结构进行有效调控;随着PDLA含量的增加,PLA/PDLA/CNTs复合材料的导电性能表现出了先增加后降低的趋势,当PDLA的含量仅为0.2%时,PLA/0.2%PDLA/0.6%CNTs的电导率从10^-6 S/m提升到了10^-4 S/m,提高了2个数量级,并且复合材料的导电逾渗值从0.58%(PLA/CNTs)降低到0.45%(PLA/PDLA/0.6%CNTs)。此外,CNTs和PDLA的引入可以有效的提高复合材料的结晶性能和复数黏度,相比于纯PLA,PLA/0.5%PDLA/0.6%CNTs的开始结晶温度(T_o)和最大峰结晶温度(T_p)分别提高了30.6℃和20.8℃。通过力学性能数据分析发现,在CNTs和PDLA...     

高导电强韧性聚乳酸/多壁碳纳米管复合材料的制备及其结构调控

为了探究聚乙二醇丙烯酸酯(PEGDA)的引入对多壁碳纳米管/聚乳酸(MWCNT/PLA)复合材料结晶性能、热力学稳定性、导电性能和力学性能的影响,首先采用了化学改性的方法将小分子量PEGDA单体原位接枝到线型PLA分子链上,实现了具有一定柔性结构聚乳酸(GPLA)的改性制备;其次利用熔融加工的方法实现了多壁碳纳米管在PLA/GPLA/MWCNT复合材料内部的均匀富集分布,促进了复合材料内部导电网络的构筑。结果表明,通过化学原位接枝法可以成功将PEGDA接枝到PLA分子链上,形成长链结构,并且长链结构的形成能够提高复合材料的复数黏度、结晶性能和热力学稳定性。导电数据表明,随着MWCNT含量的增加,PLA/MWCNT复合材料的导电性能逐步改善,导电逾渗阈值约为0.8%;并且复合材料内部GPLA的引入,可以充分利用GPLA的异相成核能力和“晶体排斥”效应,促使PLA/MWCNT/GPLA复合材料的导电性能表现出了先升高后降低的现象,这主要是因为高含量的GPLA的引入,导致了复合材料内部的复数黏度提高,使复合材料内部MWCNT的团聚体表现出了不同的分布状态。当GPLA的含量增加到15%时,复合...     

注射成型立构复合聚乳酸的热变形性能分析

采用左旋聚乳酸（PLLA）和右旋聚乳酸（PDLA）为原料,采用熔融共混法制备了立构复合聚乳酸（SC?PLA）粉末,再通过注射成型制备了SC?PLA样条,并通过差示量热扫描仪（DSC）和热变形温度测定仪对SC?PLA粉末和样条的熔融、结晶情况和热变形性能进行了表征分析。结果表明,SC?PLA粉末的结晶能力与初始熔融状态直接相关;当熔融温度为220~230 ℃时,SC?PLA粉末的熔融稳定时间增加,有助于SC?PLA体系结晶,该温度适合SC?PLA的注射成型加工;SC?PLA样条中SC?PLA结晶度越高,均聚物PLA结晶度越低,越有助于样条热变形性能的提高;低注射温度和以SC?PLA粉末、PLLA、PDLA为原料成型有助于SC?PLA样条在220 ℃下加热再退火后获得较高的SC?PLA结晶度,其热变形温度最高可达到150 ℃以上;注射成型过程中,有利于保留更多SC?PLA晶体和提高SC?PLA结晶度的方式,有助于提高样条在退火后的热变形性能。     

聚乳酸/无机填料复合材料结构与性能的研究

采用密炼器熔融共混法,将聚乳酸(PLA)分别与碳酸钙(CaCO3)、蒙脱土(MMT)及滑石粉(Talc)共混制备成生物降解复合材料,研究了PLA/无机填料共混物的力学性能、断面微观结构及结晶性能。结果表明:CaCO3、MMT和Talc均降低了PLA的断裂伸长率;Talc和CaCO3对PLA的拉伸强度影响不大,MMT明显降低了PLA的拉伸强度;Talc和CaCO3相对MMT在PLA基体中的分散较均匀;CaCO3和MMT改善PLA结晶性能的效果不明显,而Talc大大提高了PLA的结晶性能使,PLA的结晶温度下降约20℃结,晶度提高近3%。     

成核剂与增容剂调控聚乳酸/聚丙烯复合材料的结晶与力学性能研究

通过熔融共混法制备聚丙烯/聚乳酸(PP/PLA)复合材料,研究成核剂癸二酸二苯基二酰肼(TMC-300)和增容剂聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)对PP/PLA复合材料的结晶行为、热学性能、力学性能的影响。结果表明,TMC-300能够显著提高PP/PLA共混物的结晶速率和结晶度,降低球晶尺寸,并改善复合材料的力学性能。当TMC-300添加量为0.5%时,共混物的熔点从163.9℃提高到168.6℃,结晶度达到44.2%,比纯PP/PLA提高25.6%,拉伸强度和冲击强度分别增加了13.33%,49.86%。当增容剂与成核剂并用时,增容剂可改善PLA链段运动能力,并提供更多的成核位点,进一步促进PLA的结晶性能,且结晶的分布由海岛式结构变为双连续相结构,复合材料的拉伸强度比纯PP/PLA提升了19.25%。     

不同PEG含量对PLA/PEG共混物结晶动力学的影响

采用溶液共混法制备了一系列不同配比的聚乳酸(PLA)/聚乙二醇(PEG)共混物。通过偏光显微镜(POM)、扫描电镜(SEM)和差式扫描量热仪(DSC)研究了不同PEG含量的PLA/PEG共混物在不同结晶温度下,聚乳酸的晶体形貌、球晶生长速率及热力学性能。研究发现,PEG能够显著提高聚乳酸球晶的生长速率。当PEG含量为60%时,PLA/PEG共混物中聚乳酸球晶的生长速率最快,达到23.6μm/min,比纯聚乳酸的最快球晶生长速率(0.5μm/min)高47倍。但是,当PEG含量高于60%时,聚乳酸球晶的生长速率有所降低。同时,PLA/PEG共混物中聚乳酸球晶速率随结晶温度变化的取向,均向低温移动。另外,PLA/PEG共混物中聚乳酸球晶呈现环状花纹。DSC测试结果表明,随着PEG含量的增加,PLA/PEG共混物的玻璃化转变温度明显降低。     

聚乳酸/马来酸酐接枝高密度聚乙烯共混体系性能研究

通过熔融共混法制备聚乳酸(PLA)/马来酸酐接枝高密度聚乙烯(HDPE-g-MAH)共混体系,并采用差示扫描量热仪(DSC)、热台偏光显微镜(POM)、扫描电子显微镜(SEM)和旋转流变仪分别研究了HDPE-g-MAH含量对共混体系的热性能、结晶性能、相态结构和流变性能的影响。结果表明,随着HDPE-g-MAH含量的增加,PLA/HDPE-g-MAH共混体系的熔融温度提高,冷结晶温度不断升高,结晶度有所下降,PLA球晶数量先减少后增加,共混后体系出现明显的"海-岛"结构,共混体系的流变性能得到改善,复数黏度和储能模量提高,损耗因子降低。     

碳纳米管/聚乳酸复合材料非等温结晶动力学

研究了聚乳酸(PLA)与多壁碳纳米管(MWNTs)/PLA复合材料的非等温结晶动力学。利用硅烷偶联剂KH-550改性碳纳米管,并用溶液共混法制备MWNTs/PLA复合材料。利用DSC研究了材料的结晶过程,所得的降温曲线表明基体中的碳纳米管可以提高材料的结晶温度范围和结晶放热焓。采用Jeziorny法和Mo法研究了PLA与MWNTs/PLA复合材料的非等温结晶动力学,结果表明,适量的碳纳米管有效地起到了成核剂的作用,提高了材料的结晶速率。     

通过热处理评价PLA及改性PLA的结晶性能

采用一种环氧类大分子扩链剂(聚甲基丙烯酸甲酯-co-甲基丙烯酸环氧丙酯)与聚乳酸(PLA)进行共混,考察了扩链剂用量对PLA摩尔质量的影响,以及热处理温度和时间、扩链剂用量对共混物热力学行为和结晶行为的影响。结果表明:随着扩链剂用量的增加,PLA的摩尔质量显著提高;正常降温的PLA及其共混物内部没有结晶,热处理可以使PLA及其共混物结晶,热处理温度越高,保温时间越长,结晶度越高;选择合适的条件进行热处理可以以样品的结晶程度评价不同PLA样品的结晶能力,扩链剂的引入使PLA结晶能力下降,选取相同条件进行热处理时,扩链剂含量越大,共混物结晶度越低。     

偶联改性棉花纳米纤维素/聚乳酸复合材料的非等温结晶性能和疏水性能研究

采用偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)对棉花纳米纤维素(CNF)进行表面改性,得到偶联改性棉花纳米纤维素(cCNF),将cCNF与聚乳酸(PLA)的氯仿溶液直接共混,通过溶液浇铸得到偶联改性棉花纳米纤维素/聚乳酸复合材料(cCNF/PLA)。研究cCNF的加入量对PLA的非等温结晶性能和疏水性能的影响。结果表明:复合材料的结晶峰温度及结晶度先升高后降低,当cCNF的添加量为0.125%时,复合材料结晶峰温度及结晶度升高至最大值,分别为107.2℃、32.1%,比纯PLA分别升高2.4℃、5.5%;PLA及其复合材料的半结晶时间(t_(1/2))也缩短。采用改进的Avrami方程研究PLA及cCNF/PLA的非等温结晶过程,在2、4、6℃/min的降温速率下,n值的范围为1.85～2.54,表明晶体的生长模式为二维和三维并存,当cCNF的添加量为0.125%时,结晶速率常数均升高到最大值。当cCNF的添加量为1%时,cCNF/PLA复合材料的接触角降到最小值69°,比纯PLA降低11.5°。     

接枝改性纤维素纳米晶增强聚乳酸

在碱性溶液中,聚乙二醇二缩水甘油醚(PEG)接枝到纤维素纳米晶(CNC)表面,得到聚乙二醇接枝纤维素纳米晶(CNC-g-PEG)。其化学结构通过傅里叶变换红外光谱确认。通过哈克密炼机熔融共混制备了聚乳酸(PLA)/CNC-g-PEG共混物,研究了CNC-g-PEG含量对共混物的热性能和力学性能的影响。结果表明,CNC-g-PEG的引入对PLA的玻璃化转变温度几乎没有影响,但使PLA的结晶温度降低,熔融温度和结晶度提高。另外,PLA/CNCg-PEG共混物的热稳定性有所降低。PLA/CNC-g-PEG共混物的断裂伸长率随CNC-g-PEG的含量增加而逐渐降低,但拉伸模量和强度随之提高,显示了CNC-g-PEG对PLA具有增强作用。     

热处理对MMT填充PP的结晶性能影响

研究了热处理对聚丙烯(PP)/MMT复合材料结晶性能的影响.结果表明:适当地对共混体系进行热处理,分子链段加速重排以提高结晶度和使晶体结构趋于完善.聚合物的一部分结晶形态逐渐由β晶型向α晶型转变.PP/MMT复合材料的结晶度提高.     

改性云母对PLA/TPU共混物结晶和热性能的影响

以聚乳酸(PLA)为基体,热塑性聚氨酯(TPU)为增韧相,改性云母(Mica)为增强相,利用挤出熔融混合法制备了一系列PLA/TPU/Mica复合材料。采用扫描电子显微镜、广角X射线衍射仪、差示扫描量热仪和维卡软化仪测试了复合材料的形态、结晶性能和热性能。结果表明:添加2.5%的Mica后,PLA/TPU共混物的结晶度下降了2.77%,热变形温度提高了6.7℃;同时,改性后的Mica具有良好的分散形态,当2.5%的Mica经硅烷偶联剂改性后,其共混物结晶度仅下降了1.06%,热变形温度提高了8.5℃;与钛酸酯偶联剂改性的Mica相比,硅烷偶联剂改性的Mica能够更好地改善共混物的耐热性。     

有机膨润土和退火对PLA结晶及耐热性能的影响

以有机膨润土(OBT)作为聚乳酸(PLA)的成核剂,采用熔融共混法制备了PLA/OBT共混物,通过偏光显微镜(POM)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)和维卡软化温度测定仪分析了在不同退火条件下,成核剂OBT对PLA结晶及耐热性能的影响。研究表明:加入成核剂OBT后,短时间的退火能够有效提高PLA的结晶度和耐热性能。当OBT的含量为0.5%时,PLA/OBT共混物在100℃下退火10 min后,其结晶度为46.3%,热变形温度(HDT)为97.8℃。     

SWCNT与PVB协同增强聚乳酸的力学、导电及热性能研究

以聚乳酸(PLA)为基体,单壁碳纳米管(SWCNT)为增强材料,聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为界面相容剂,通过双螺杆挤出机熔融共混制备一系列SWCNT与PVB协同改性PLA复合材料。采用万能试验机、扫描电子显微镜(SEM)、偏光显微镜(POM)、电阻测试仪、维卡软化点测定仪以及红外热像仪对复合材料的力学性能、分散形态、导电性能、耐热变形温度和导热性能进行测试。结果表明,当10%PVB与0.5%SWCNT添加到PLA基体中,SWCNT/PVB/PLA复合材料的拉伸强度较纯PLA的提高了20.7%,断裂伸长率增加了121.8%,且冲击强度增加了262.6%;同时,SWCNT/PVB/PLA复合材料的电导率较纯PLA的提高了6个数量级,较SWCNT/PLA复合材料的增加了5个数量级。SWCNT与PVB的加入,可以有效提高PLA共混物的耐热变形温度和导热性能,当SWCNT质量分数为1.5%时,SWCNT/PVB/PLA复合材料的维卡软化温度达到88.6℃,较纯PLA提高了17.8℃左右。     

聚乳酸/聚丙烯/淀粉复合材料的制备及性能研究

采用模压成型制备了聚乳酸(PLA)/聚丙烯(PP)和PLA/PP/淀粉两种复合材料.主要研究了复合材料的热性能、力学性能和降解性能.结果表明:对于PLA/PP复合材料而言,复合材料的熔融温度先增加后降低,结晶度随PLA的含量增加而变大,而且出现了结晶双峰.力学性能相较与纯PLA,断裂伸长率明显提高,拉伸强度有所下降,最...