复配改性黏土填充PLA复合材料的结构与性能

分别采用无机黏土(Clay)、十八烷基三甲基溴化铵(STAB)改性黏土(S-OC)以及十八烷基三甲基溴化铵(STAB)/十二烷基磺酸钠(SDS)复配改性黏土(SS-OC)填充聚乳酸(PLA)制得复合材料PLA/Clay、PLA/S-OC和PLA/SS-OC,通过拉伸性能测试和冲击性能测试,研究了黏土种类及含量对复合材料力学性能的影响。结果表明:PLA/SS-OC的力学性能(拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度)均最优,随着SS-OC含量的增加,材料的力学性能先升高后下降,含量为2%时,性能最佳。通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜分析(SEM)发现,黏土改性后,晶层间距增大,在PLA基体中分散性提高,且SS-OC插层效果优于S-OC。     

PLA纳米复合材料结晶行为的研究进展

综述了近年来聚乳酸(PLA)纳米复合材料结晶行为的研究进展,重点介绍了PLA/纳米碳基复合材料、PLA/纳米黏土复合材料、其他PLA纳米复合材料,以及PLA/纳米杂化复合材料的结晶行为,并阐述了增塑剂与纳米填料,以及剪切流动场与纳米填料的协同效应对PLA结晶行为的影响。分析表明,添加少量纳米填料可以有效促进PLA结晶,提高其耐热性和力学性能,并赋予其气体阻隔性、抗紫外线和抗菌性等特殊功能。最后,对PLA纳米复合材料结晶调控的未来研究方向进行了展望。     

羟丙甲纤维素增韧聚乳酸复合材料的制备及性能研究

选用羟丙甲纤维素(HMC)对聚乳酸(PLA)进行增韧改性,采用共混法制备了PLA/HMC复合材料,并对其流变性能、力学性能和结晶性能进行了系统分析.结果表明,PLA/HMC复合材料的表观黏度随剪切速率、温度和HMC含量的增加呈现逐渐下降的趋势;HMC在PLA基体中能够均匀分散,且PLA与HMC之间具有较好的相容性;PL...     

黏土对超临界CO2在聚乳酸中溶解性能的影响

采用体积法测量超临界CO2在聚乳酸(PLA)及PLA/黏土纳米复合材料中的溶解性能,研究黏土对超临界CO2在PLA中溶解速率和溶解度的影响.结果表明:黏土的存在使超临界CO2在PLA中的溶解速率大大降低,溶解度从纯PLA的12.7%降低到复合材料的5.1%(测试温度170℃、压力10MPa),降幅达60%.从材料的流变性能和结晶性能两方面分析其内在原因.     

不同含量AT对聚乳酸复合材料的影响

以凹凸棒石黏土(简称:AT)、聚乳酸(简称:PLA)为原料,制备出一种PLA/AT新型复合材料。考察了不同AT含量对这种复合材料性能的影响。结果表明:凹凸棒石黏土最佳填充量为1.5%左右时这种复合材料的耐热性能、力学性能最佳。     

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...     

PLA基荧光复合材料的制备与性能

采用熔融挤出加工方法制备了不同荧光粉含量的PLA基荧光复合材料,研究了复合材料的发光性能、结晶性能、流变性能和力学性能。结果表明,复合材料的发光强度随着荧光粉含量的增加而增大;DSC曲线表明,荧光粉能够促进PLA的结晶过程,荧光粉对PLA的结晶起到了异相成核作用。此外,当降温速率从10℃/min升高至20℃/min时,PLA结晶峰变宽,复合材料的结晶焓由36.53 J/g下降至8.84 J/g,这表明,PLA的结晶速率较慢,受降温速率的影响较大;流变曲线显示,荧光粉加入后,PLA出现了剪切变稀现象,荧光复合材料储能模量-角频率(G′-ω)曲线在低频区出现平台区;力学性能测试表明,荧光粉加入后,对PLA起到了一定程度的增韧作用。     

聚乳酸/改性甘蔗纤维复合材料的制备与性能分析

以低分子量聚乙二醇(PEG)为增塑剂,马来酸酐改性的甘蔗纤维(MSF)为成核剂,采用熔融共混的方式制备PLA/MSF/PEG复合材料,并对复合材料的结晶行为、晶体形貌、力学和表面亲水性进行研究。结果表明:表面改性的MSF可作为异相成核剂,显著提高PLA的结晶能力;增塑剂PEG和成核剂MSF的协同加入,能够进一步提高PLA的结晶速率,并增大球晶尺寸。增塑剂PEG的加入,能够明显提高PLA/MSF/PEG的断裂伸长率,但使复合材料的拉伸强度和模量下降。与PLA/PEG共混物相比,PLA/MSF/PEG共混物具有更高的拉伸强度和模量。PLA/MSF(3%)/PEG(10%)的综合性能较好,与纯PLA相比断裂伸长率提高468.7%,拉伸强度降低48.7%左右。因此,增塑剂PEG与改性纤维MSF协同改性,使PLA/MSF/PEG共混物具有更优异的力学性能和结晶性能,能够进一步扩大PLA材料的应用范围。     

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°。     

玻璃纤维的表面改性及其聚乳酸复合材料的热性能分析

选用玻璃纤维(GF)作为聚乳酸(PLA)基体的增韧材料,并依次用硅烷偶联剂(KH550)和油酸(OA)对玻璃纤维表面进行二次改性制得改性玻璃纤维(OKGF),并通过共混法制备出PLA/GF和PLA/OKGF复合材料。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析仪(TG)和扫描电子显微镜(SEM)对改性前后的GF进行表征测试,通过SEM、差示扫描量热仪(DSC)探究了改性前后的玻璃纤维以及玻璃纤维含量对复合材料的微观形貌和热行为的影响。结果表明：油酸成功包覆在玻璃纤维表面,包覆量约占玻璃纤维质量的2%;OKGF的加入有效提高了GF与PLA基体的界面黏结性,改性玻璃纤维基本没有从基体中拔出的情况出现;PLA/OKGF复合材料的玻璃化转变温度下降1～7℃,冷结晶温度下降10～22℃,有效增强了PLA基体的结晶能力;当OKGF填充量为20%,二次升温速率为5和20℃/min时,PLA/OKGF复合材料的熔融结晶度分别达到了39.4%和39.2%,相较纯PLA分别提高了310.4%和266.4%。     

PBAT/PLA复合材料的热性能和非等温结晶动力学研究

以不同质量比的聚对苯二甲酸/己二酸丁二酯(PBAT)和聚乳酸(PLA)共混,以ADR4370s为相容剂,采用熔融法制备PBAT/PLA复合材料,研究共混比例和相容剂的加入对复合材料表面形态及热性能的影响,并利用Avrami方程研究复合材料的非等温结晶动力学.结果表明:与未经相容改性的PBAT/PLA复合材料相比,经相容...     

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...     

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。     

二元PLA/PBS基可降解复合材料的增韧耐热性能研究

通过添加马来酸酐(MAH)、玻纤(GF)、增塑剂(ZRJ-121)等助剂实现聚乳酸(PLA)与聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的共混改性,制备了高韧耐热二元PLA/PBS基可降解复合材料,考察了不同改性体系及玻纤含量对PLA/PBS合金增韧耐热性能的影响,结果表明：改性PLA/PBS复合材料具有较高的韧性,C1样品的断裂伸长率及冲击强度可分别达到40.36%和4.4 kJ/m²;MAH改性复合材料体系具有更高的结晶度、抗拉强度及弹性模量,且随着玻纤含量的增加,抗拉强度无明显变化,而弹性模量逐渐上升,断裂伸长率和冲击强度逐渐下降;改性PLA/PBS复合材料的维卡软化点接近120℃,初始降解温度可达247.38℃,显示出优异的耐热性能。总之,MAH改性PLA/PBS复合材料具有优异的增韧耐热性能,该研究拓展了可降解复合材料在眼镜框制造领域的应用。     

不同相容剂对聚碳酸酯/聚乳酸复合材料的改性研究

主要考察了不同相容剂对聚碳酸酯(PC)/聚乳酸(PLA)复合材料改性效果的影响。利用双螺杆挤出机对PLA和PC进行共混。对所制得的PC/PLA复合材料进行力学性能表征和热学性能表征,确定两者最佳共混比;然后通过加入两种不同种类和比例的相容剂[丙烯酸甲酯含量为8%～40%的乙烯共聚物(EMA)、乙烯-丙烯酸丁酯(EBA)]对PC/PLA复合材料进行配方优化,并对优化配合方后制得的PC/PLA复合材料进行了表征。结果表明,加入相容剂后,PLA和PC的相容性有所提高,并极大改善了PLA复合材料的韧性;加入EBA/EMA复合相容剂对复合材料的韧性提高效果更为显著,并且当EBA/EMA的质量份数比为5/5时,其对PLA复合材料的改性效果最佳。     

贝壳粉对PLA复合材料力学性能和热稳定性的影响

以贝壳粉(SP)和硬脂酸表面改性的贝壳粉(SSP)为填料、聚乳酸(PLA)为基体,采用熔融共混法制备了PLA/SP和PLA/SSP复合材料。运用扫描电镜(SEM)、热重分析(TGA)和差示扫描量热分析(DSC)研究了SP、SSP对PLA力学性能、界面形貌、热稳定性和结晶性能的影响。结果表明:在实验条件下,随着填料用量的增加,PLA/SP和PLA/SSP复合材料的拉伸强度和弯曲强度下降,冲击强度则先升高后降低,分别在填料用量为10%和30%时达到最大值,较纯PLA分别提高了7.4%和114.81%。SP和SSP均可起到成核剂的作用,提高了PLA的结晶性能(其中SSP对PLA结晶性能的提高作用更为明显),但二者的添加会降低PLA的热稳定性。     

PLA/EGMA/CNTs复合材料的制备与性能研究

采用反应共混法制备了聚乳酸/乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物(PLA/EGMA)共混物及PLA/EGMA/碳纳米管(CNTs)复合材料,并对复合材料的熔体流变行为、结晶行为和拉伸性能进行了表征。流变测试结果表明,EGMA和CNTs的加入均可提高PLA的储能模量及熔体强度。DSC测试结果表明,EGMA的添加会使PLA的结晶受到抑制,CNTs则因其成核作用而有利于结晶。偏光显微镜(POM)测试结果表明,球晶径向生长速率随着EGMA及CNTs的添加而逐渐降低。拉伸性能分析结果表明,当PLA/EGMA=80/20时,复合材料的断裂伸长率随着CNTs含量的增加呈现先增大后减小的趋势,并在CNTs含量为2.0%时达到最大值26.7%。     

表面改性CNF对PBS/PLA共混物的湿热老化行为的影响

以硅烷偶联剂KH550对纳米纤维素(CNF)进行表面改性,利用双螺杆挤出机熔融共混制备一系列聚丁二酸丁二醇脂(PBS)/CNF母粒改性聚乳酸(PLA)复合材料,并在湿热老化试验箱中进行老化试验。通过扫描电子显微镜、广角X射线衍射仪、差示扫描量热仪、偏光显微镜等对复合材料的结晶和力学性能进行测试。结果表明,CNF可作为异相成核剂改善PLA的结晶行为,使PLA的结晶度提高;改性后,PBS/CNF复合母粒与PLA基体之间的相容性有较大改善;老化36 h后,PLA/PBS/CNF-KH550复合材料结晶进一步完善,其结晶度、拉伸强度和断裂伸长率较老化前分别提高了28.15 %、5.54 %和8.23 %。     

硅烷偶联剂对PLA/木粉复合材料性能的影响

以30%木粉和70%聚乳酸(PLA)为原料,加入1%的硅烷偶联剂,通过熔融共混的方法制备了PLA/木粉复合材料,并研究了不同类型硅烷偶联剂对PLA/木粉复合材料结晶性能、热性能、力学性能和吸水率的影响。XRD结果表明:偶联剂KH-550明显降低了复合材料的结晶度,提高了木粉与PLA之间的相容性;热分析结果表明,偶联剂的加入使复合材料的冷结晶温度下降,热稳定性也稍有下降;力学性能测试结果表明:偶联剂的加入改善了复合材料的力学强度,且KH-550的改性效果较好;另外,KH-550的加入还增加了复合材料的耐水性。     

改性木质素对PLA/PPC复合包装膜性能的影响

采用叔丁基二甲基氯硅烷(TBDMSCl)对碱木质素(AL)进行甲基硅烷化改性,并将改性木质素(SAL)与聚乳酸(PLA)/聚碳酸亚丙酯(PPC)复合材料熔融共混吹塑成膜,探讨了不同含量的SAL对复合包装膜的微观结构、热性能、力学性能以及阻隔等性能的影响。扫描电子显微镜(SEM)结果显示SAL与PLA/PPC之间的相容性明显改善。热性能测试表明SAL的加入提高了PLA的结晶能力。力学和阻隔性能测试结果表明,与PLA/PPC复合包装膜相比,当SAL用量为1.5%时,PLA/PPC/SAL复合包装膜的力学强度和氧气阻隔性能达到最佳,其中拉伸强度提高了6.9%,氧气阻隔性能提高了33.7%;复合包装膜的水蒸气透过系数在SAL添加量为1%时达到最低值。