PLA/PBAT原位微纤复合材料的制备与性能研究

采用自制的多级挤出拉伸装置实现了聚乳酸(PLA)在聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯(PBAT)中原位成纤,并对PLA/PBAT原位微纤复合材料的微观形貌、力学性能、流变性能进行了研究。结果表明,PLA在PBAT基体中形成了微纤,随着PLA含量的增加,PLA微纤的平均直径增大;纯PBAT经多级挤出拉伸装置制得的片材的拉伸强度为50.1 MPa,随着PLA微纤含量的增加,复合材料的拉伸强度逐渐下降,断裂应变及拉伸模量逐渐增大;随着PLA微纤含量的增加,体系的G′逐渐升高,在低频区复合材料的G′对频率的敏感性降低,当PLA微纤含量为20%,复合材料的弹性性质更加明显。     

挤出次数对聚乳酸/醋酸淀粉共混物的流变-性能-形态的影响

采用双螺杆挤出机制备聚乳酸/醋酸淀粉(PLA/AS)共混物,研究挤出次数对共混物流变-性能-形态的影响。动态流变测试结果表明,复数黏度和储能模量随着挤出次数的增加而降低;扫描电镜照片表明,采用多次挤出可提高AS在PLA中的分散均匀性,改善两相的界面黏结;拉伸测试结果表明,二次挤出共混物的拉伸性能最高,拉伸强度为27.91MP。     

苎麻织物增强PLA-PCL复合材料的制备及其性能研究

采用原位聚合法制备了聚乳酸-聚己内酯（PLA—PCL）／苎麻复合材料。研究了硅烷偶联剂（KH550）预处理、纤维含量以及成型工艺对PLA—PCL／苎麻复合材料力学性能的影响。结果表明，经KH550处理后，复合材料的力学性能有不同程度的提高，拉伸强度由49．84MPa到68．95MPa，弯曲强度由34．84MPa提高到65．06MPa，冲击强度由30．13J／m^2提高到53．54J／m^2。在纤维的质量分数为45％，成型温度为170℃，复合材料具有最优性能；采用原位聚合法制备PLA-PCL／苎麻复合材料，复合材料的界面性能较好。     

同向啮合双螺杆挤出机螺杆组合对玻纤增强AS力学性能的影响

研究了不同螺杆组合方式对玻纤增强苯乙烯一丙烯腈共聚物(AS)材料挤出工艺和材料力学性能的影响;并设计出一种适合于玻纤增强AS材料加工的螺杆组合方式.结果表明:合理的螺杆组合可改善玻纤增强AS材料的挤出工艺;提高材料的力学性能.通过改善熔融段和剪切段的螺纹组合,使玻纤增强As材料的拉伸强度和弯曲强度分别由原来的105 MPa和115 MPa提高到了116 MPa和125 MPa,并保证了设备产量.采用合适的螺杆组合生产的材料能够满足国内外家电企业的要求.     

橡实淀粉/聚乳酸复合材料的制备与结构性能研究

采用熔融挤出法制备了橡实淀粉 (AS)/聚乳酸 (PLA)二元复合材料。通过对复合材料力学性能、吸水性、熔融指数 (MIR)、扫描电镜 (SEM)、动态机械热分析 (DMA)和热稳定性 (TG)的测试,研究了橡实淀粉含量对复合材料的力学性能、疏水性能和热性能的影响。研究表明,随着AS加入量的增加,复合材料的刚性逐渐增强,在AS质量分散50%的情况下,拉伸强度仍达47.19 MPa。熔融流动性能、拉伸和弯曲强度则略微有所下降,其玻璃化转变温度略向高温偏移,保持在57 ℃。制备的复合材料具有优异的疏水性能,即使在AS加入量高达50%的情况下,接触角可达63.26°,吸水率仅为2.68%。     

聚乳酸/纳米蒙脱土纳米复合材料的制备与挤出发泡研究

采用熔融插层法制备了聚乳酸/有机改性纳米蒙脱土（PLA/OMMT）复合材料,对其复合结构、力学性能、热性能、动态流变性能进行了测试和表征,并研究了复合材料的挤出发泡行为。结果表明,不同含量的OMMT与PLA进行熔融插层会形成不同的插层与剥离结构;3 %的OMMT可以提高PLA的力学性能、改善热性能;OMMT能够提升PLA的熔体强度,同时在挤出发泡过程中起到成核剂的作用,并且能够减弱发泡剂气体向PLA熔体外部的扩散,从而提高PLA挤出发泡的效果。     

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;PLA/HMC复合材料的断裂伸长率和冲击强度均在HMC含量为10 %（质量分数,下同）时达到最大值,HMC对PLA起到了增韧的效果;而PLA/HMC复合材料的拉伸强度则随着HMC含量的增加而逐渐下降;HMC降低了PLA/HMC复合材料的结晶性能,复合材料的熔点和结晶度均随着HMC含量的增加而逐渐下降。     

PBS/PLA/滑石粉3D打印线材制备及熔融沉积成型工艺研究

以聚丁二酸丁二醇酯(PBS)为基体,滑石粉和聚乳酸(PLA)为改性剂,采用熔融挤出法制备了PBS/PLA/滑石粉三维 （3D）打印线材,并对其进行了熔融成型研究。通过分析结晶性能、流变性能、力学性能、断面形貌和打印效果对PBS/PLA/滑石粉体系进行了探究。结果表明,PLA的加入使PBS的结晶温度下降了5 ℃;随着PLA含量的增加,材料的复数黏度、储能模量和损耗模量均得到提高;而拉伸强度则随PLA含量的增加下降了1.71 MPa,缺口冲击强度下降了2.63 kJ/m2;PLA含量的增加使断面逐渐粗糙;在打印效果上复合材料的打印模型随PLA含量的增加而变得美观规整,当底板温度高于110 ℃时,打印制件的翘曲度较低,同时拉伸强度随着打印温度的升高而增加。     

热塑性聚氨酯弹性体/聚乳酸复合材料的配方与性能研究

通过挤出成型制备热塑性聚氨酯弹性体（TPU）/聚乳酸（PLA）复合材料,研究增塑剂邻苯二甲酸二丁酯（DBP）和环烷油及钛酸酯偶联剂TCA-101对复合材料力学性能和热性能的影响。结果表明：DBP和环烷油对TPU/PLA复合材料具有良好的增塑效果,其加入有利于复合材料的挤出加工,但DBP会使复合材料的力学性能降低;钛酸酯偶联剂TCA-101对复合材料具有良好的补强作用;当TPU、PLA、环烷油用量分别为178,20和2 g时,复合材料的拉伸强度达100.54 MPa,拉断伸长率达429%。     

注塑工艺制备二氧化硅/热塑性淀粉复合材料

通过溶胶-凝胶法首先合成了二氧化硅微球,与玉米淀粉和甘油直接混合后,先用双螺杆挤出机挤出造粒,再用注塑工艺制备了二氧化硅/热塑性玉米淀粉复合材料(SiO_2/TPS),研究了共混体系中不同含量的SiO_2对复合材料的力学性能(拉伸强度、冲击强度)、动态力学性能(DMA)、以及流变加工性能(转矩流变)的影响。结果表明,随着共混体系中SiO_2含量的增加,复合材料的拉伸强度、冲击强度、次级松弛转变温度呈先上升后下降的趋势,在SiO_2含量为2%时,性能达到最佳,分别为8.78 MPa、14.85 kJ/m~2和53.64℃,而转矩流变曲线表明,此时具有较高的峰值转矩,复合材料的加工成型性能有所下降。     

异氰酸酯对聚乳酸/热塑性聚氨酯共混物性能的影响

以4,4^′-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）为反应增容剂，采用熔融共混法制备了不同MDI含量的聚乳酸/热塑性聚氨酯（PLA/TPU）共混物，采用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、万能试验机、冲击试验机、扫描电子显微镜（SEM）、差示扫描量热仪（DSC）和旋转流变仪对共混物力学性能、微观形态、热性能和流变性能进行了研究。结果表明：MDI可以有效改善共混物的力学性能，当MDI质量分数为1%时，共混物力学性能最佳，缺口冲击强度为40.0kJ/m²，断裂伸长率为214.1%，与未加MDI的共混物相比，分别增加了4.3倍和5.8倍，拉伸强度稍有下降（47.6MPa）；SEM表明，MDI的加入提高了共混物的相容性，加入MDI后，共混物的断面由海-岛结构变为核-壳包覆结构，相界面作用力增强；DSC测试表明，共混物的玻璃化转变温度、冷结晶温度和熔融温度随着MDI含量的增加而升高；流变测试表明，MDI质量分数的增加，共混物呈现更显著的剪切变稀行为，推测共混反应机理为：MDI质量分数的增加，体系内依次发生PLA的扩链、支化和TPU的交联。     

SEBS-g-MAH增韧聚乳酸的性能研究

采用哈克密炼机制备了聚乳酸(PLA)与马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚弹性体(SEBS-g-MAH)的共混物,并对共混物的力学性能、流变性能和微观结构进行了分析。结果表明,共混物的拉伸强度随着SEBS-g-MAH含量的增加而下降,断裂伸长率随着SEBS-g-MAH含量的增加而增大。当SEBS-g-MAH的含量为30 %时,共混物的冲击强度提高了2.5倍,共混物的韧性得到提高。随着SEBS-g-MAH含量的增加,PLA熔体黏度的变化趋势与SEBS-g-MAH越来越相似,即熔体黏度随着频率的增大而下降。扫描电镜分析表明,MAH基团改善了两相间的界面作用,增韧作用明显。     

Mechanical and rheological properties of epoxidized soybean oil plasticized poly(lactic acid)

Poly(lactic acid) (PLA) is a well known biodegradable thermoplastic with excellent mechanical properties that is a product from renewable resources. However, the brittleness of PLA limits its general applications. Using epoxidized soybean oil (ESO) as a novel plasticizer of poly(lactic acid), the composite blend with the twin‐screw plastic extruder at five concentrations, 3, 6, 9, 12, and 15 wt %, respectively. Compared with pure PLA, all sets of blends show certain improvement of toughness to different extents. The concentration with 9 wt % ESO increases the elongation at break about 63%. The melt flow rates of these blends with respect to different ESO ratio have been examined using a melt flow indexer. Rheological behaviors about shear viscosity and melt strength analysis are discussed based on capillary rheology measurements. The tensile strength and melt strength of the blends with 6 wt % ESO simultaneity reach the maximums; whereas the elongation at break of the blends is the second highest level. ESO exhibits positive effect on both the elongation at break and melt strength. The results indicate that the blend obtained better rheological performance and melt strength. The content of 6 wt % ESO in PLA has been considered as a better balance of performance. The results have also demonstrated that there is a certain correlation between the performance in mechanical properties and melt rheological characterization for the PLA/ESO blends.© 2009 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2009     

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。     

Mechanical properties of poly(lactic acid) and wheat starch blends with methylenediphenyl diisocyanate

Poly(lactic acid) (PLA) and wheat starch are biodegradable polymers derived from renewable sources. A previous study showed that thermally blending starch and PLA in the presence of methylenediphenyl diisocyanate (MDI) enhanced the mechanical properties of the blends. In this work, blends of PLA with various levels of wheat starch and MDI were hot mixed at 180°C then hot‐pressure molded at 175°C to form test specimens. The blends were characterized for mechanical properties, fracture microstructure, and water absorption. Pure PLA had a tensile strength of 62.7 MPa and elongation of 6.5%. The blend with 45% wheat starch and 0.5 wt % MDI gave the highest tensile strength of about 68 MPa with about 5.1% elongation. The blend with 20% starch and 0.5 wt % MDI had the lowest tensile strength of about 58 MPa with about 5.6% elongation. Dynamic mechanical analysis showed that storage modulus increased and tan δ decreased as starch level increased, but almost leveled off when starch level reached 45% or higher. Water absorption of the blends increased significantly with starch content. Yet the blend, if water proofed on its surface, has potential for short‐term disposable applications. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 84: 1257–1262, 2002; DOI 10.1002/app.10457     

PP-g-（DMC-co-St）增容PP／PVC共混体系的研究

利用合成的多单体接枝物[PP-g-（DMC-co-St）]增容PP／PVC共混体系,研究了其用量对共混物力学性能以及流变性能的影响,并通过扫描电镜（SEM）分析了共混物的亚微观相结构。结果表明：①在试验条件下,共混物熔体具有典型的假塑性流体特征,在PP-g-（DMC-co-St）用量为6份时,熔体的表观黏流活化能和非牛顿指数最大;②PP-g-（DMC-co-St）对PP／PVC共混体系有较好的增容效果,增容后在PP-g-（DMC-co-St）用量为6份时,试样的拉伸强度、缺口冲击强度出现最大值,与扫描电镜照片的分析结果一致。     

PLA/PTW共混物的制备及性能研究

聚乳酸(PLA)/乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(PTW)以不同比例通过双螺杆挤出机反应性挤出制备。对PLA/PTW共混物的力学性能、热性能、流变性能和动态力学性能进行了研究。力学结果表明,添加5%的PTW时,共混物的冲击强度为纯PLA的4倍左右,明显改善了PLA的柔韧性。热性能测试结果表明PTW的加入抑制了PLA的结晶能力,提高了PLA/PTW共混物的热稳定性。动态力学测试表明PLA与PTW之间有一定的相容性。     

MDI作为聚乳酸/木薯淀粉共混物交联剂的研究

用木薯淀粉作(Tapioca)为聚乳酸(PLA)的填充剂,以4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)为界面兼容剂,通过密炼机共混,用DSC测试热力学性质,以及SEM分析断面形态。当MDI含量为0.5%时共混PLA70Tapioca30的抗张强度由38.2MPa提高到61.0MPa。     

用于FDM的PLA共混改性

采用酰胺成核剂(NT–C)和聚乙二醇(PEG2000)对聚乳酸(PLA)进行熔融共混改性,制备了用于3D打印的PLA/NT–C/PEG2000共混物,并在200℃的温度下通过熔融沉积成型(FDM)工艺制备了共混物FDM打印件。研究了NT–C的用量对PLA/NT–C打印件结晶性能的影响,并在此基础上研究了PEG2000用量对共混物流变性能、共混物打印件的结晶性能和力学性能的影响。差示扫描量热分析表明NT–C可在一定程度上提高PLA/NT–C打印件的结晶度,一定用量的PEG2000的添加进一步提高了共混物打印件的结晶性能,当NT–C和PEG2000的质量分数分别为2%和5%时,打印件的结晶度达到17.1%,相比PLA提高了12倍;流变性能测试表明PEG2000提高了共混物的熔体流动速率,降低了共混物储能模量和损耗模量对温度的依赖性,扩宽了PLA在FDM工艺中的成型温度;力学性能测试表明PEG2000显著提高了PLA/NT–C/PEG2000共混物的缺口冲击强度,降低了打印中断丝的几率,FDM打印件弯曲和拉伸强度相比于PLA也有显著提高,当NT–C和PEG2000的质量分数分别为2%和5%时,打印件的弯曲和拉伸强度分别达到了注塑件的80%和70%以上,扩宽了PLA在FDM中应用。     

Preparation and characterization of polylactide/thermoplastic konjac glucomannan blends

In this article, a new degradable thermoplastic konjac glucomannan (TKGM) was synthesized by graft copolymerization of vinyl acetate and methyl acrylate onto konjac glucomannan (KGM). Melt blending of polylactide (PLA) and TKGM has been performed in an effort to improve the processing and comprehensive mechanical properties of PLA and TKGM without compromising its degradability and biocompatibility. The miscibility, processing rheology, phase morphology, thermal properties, interaction, crystallization and mechanical properties of PLA/TKGM blends were investigated in detail. The thermal processing property of PLA/TKGM blend (60/40) was quite close to low density polyethylene (LDPE). As observed from the tan δ curves in dynamic mechanical analysis, all of the blends exhibit a single glass transition over the entire composition range, indicating that the blends were thermodynamically miscible. The TKGM exhibited a relatively broad endothermic peak at around 120 °C, which was lower than that of KGM. And an obvious glass-transition behavior was obtained around 26.6 °C. Furthermore, the PLA/TKGM blend (60/40) had a very high elongation at break of 234.8%, while the tensile strength remained as high as 36.5 MPa. And the PLA/TKGM blend (20/80) resulted in an even greater ductility with an elongation at break of 520.5% as compared with 14.1% for pure PLA. A substantial increase in the non-notched impact strength was also observed with the PLA/TKGM blend (20/80) demonstrating two times the impact strength of pure PLA.