乙酰柠檬酸丁酯增韧竹粉/聚乳酸生物质复合材料的制备与性能

以竹粉(bamboo flour,BF)为生物质填料,乙酰柠檬酸丁酯(acetyl tributyl citrate,ATBC)为增韧剂,通过与聚乳酸(polylactic acid,PLA)熔融共混制备了BF/PLA增韧复合材料,并采用红外光谱、热重分析、转矩流变仪、扫描电镜及力学性能测试等考察了ATBC添加对BF/PLA复合材料结构与性能的影响。结果表明,ATBC可改善BF/PLA复合材料的加工流变性,降低复合材料玻璃化转变温度、冷结晶温度及熔融温度,但对复合材料的热稳定性没有影响。FTIR分析显示,ATBC的加入可使BF/PLA复合材料C—O红外吸收峰位增大,表明ATBC与PLA之间存在一定相互作用。当ATBC用量为15%时,BF/PLA复合材料断裂伸长率由增韧前的8.1%增加到35.6%,提高了339.5%。SEM图片显示,此时复合材料断面粗糙,表现出韧性断裂形貌。该研究结果可为进一步探索增韧竹纤维/聚乳酸复合材料制备及应用,提供试验数据和理论参考。     

环氧呋喃树脂反应性增容改性聚乳酸/淀粉复合材料的研究

研究了环氧呋喃树脂反应增容改性聚乳酸/淀粉复合材料,对索氏提取法得到的淀粉进行1H-NMR、FTIR、XPS和静态接触角测试表征.结果表明在熔融共混过程中环氧呋喃树脂(FER)与淀粉及聚乳酸(PLA)发生化学反应,从而起到反应性增容的作用.另外,利用SEM、万能材料试验机和DSC分别对复合材料的界面相容性、机械性能以及热性能进行了表征,结果表明FER能够显著改善PLA和淀粉之间的界面相容性,在保持PLA高强度高模量的基础上,显著提高了PLA/starch复合材料的综合机械性能和结晶性能.     

PBSA-g-MG增容改性热塑性淀粉/PBSA复合材料

以过氧化二异丙苯(DCP)为引发剂,通过熔融接枝将马来酸酐(MA)和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)接枝到PBSA(聚丁二酸/聚己二酸-co-丁二醇酯)分子链上,制备了PBSA-g-MG增容剂。采用红外光谱和核磁共振氢谱对增容剂的化学结构进行表征,并探究了PBSA-g-MG的添加量对热塑性淀粉(TPS)与PBSA复合材料(TPS/PBSA)的力学性能、微观形貌、动态热机械性能和吸水性能的影响。结果表明,该增容剂可改善纤维增强的TPS/PBSA复合材料的界面相容性,TPS相与PBSA相的T_g相互靠近,TPS/PBSA的力学性能和耐水性提高。添加质量分数8%增容剂的TPS/PBSA复合材料在59%湿度下的力学强度可达19.4 MPa,比未增容的复合材料提高了将近130%。     

聚乳酸/聚己内酯/聚(ε-己内酯-L-丙交酯)共聚物三元共混体系的结构与性能

通过开环共聚合,合成了3种不同单元比例的ε-己内酯(ε-CL)与L-丙交酯(L-LA)的共聚物P(CLco-LA)。通过熔融共混制备了聚乳酸(PLA)/聚己内酯(PCL)/P(CL-co-LA)三元共混材料,研究了P(CL-coLA)对共混材料微观形貌、热性能以及力学性能的影响。结果表明,共聚物P(CL-co-LA)作为PLA/PCL不相容体系的界面增容剂,减小了PCL分散相的尺寸,改善了PLA/PCL共混体系的相容性,提高了共混材料的韧性。固定m(PLA)∶m(PCL)∶m(P(CL-co-LA))=80∶20∶10时,以P(CL49/LA51)(其中数字代表摩尔分数(%))作为界面增容剂效果最佳,共混材料的断裂伸长率可达到(210±30)%。     

聚乳酸/聚己内酯/聚(ε-己内酯-L-丙交酯)共聚物三元共混体系的结构与性能

通过开环共聚合,合成了3种不同单元比例的ε-己内酯(ε-CL)与L-丙交酯(L-LA)的共聚物P(CL-co-LA)。通过熔融共混制备了聚乳酸(PLA)/聚己内酯(PCL)/P(CL-co-LA)三元共混材料,研究了P(CL-co-LA)对共混材料微观形貌、热性能以及力学性能的影响。 结果表明,共聚物P(CL-co-LA)作为PLA/PCL不相容体系的界面增容剂,减小了PCL分散相的尺寸,改善了PLA/PCL共混体系的相容性,提高了共混材料的韧性。 固定m(PLA):m(PCL):m(P(CL-co-LA))=80:20:10时,以P(CL49/LA51)(其中数字代表摩尔分数(%))作为界面增容剂效果最佳,共混材料的断裂伸长率可达到(210±30)%。     

纳米纤维素/聚乳酸全绿色纳米复合材料的制备及性能

制备得到纳米纤维素(NC),其为横向尺寸20~40 nm、长度400~2000 nm的纳米丝.对NC进行醋酸酯化疏水改性得到醋酸酯化纳米纤维素(ANC).分别将NC和ANC与聚乳酸(PLA)复合制备纳米复合材料,研究了NC添加量、疏水改性及与PLA的复合方式对PLA力学性能和结晶性能的影响规律.结果表明,采用溶液浇铸法制备纳米复合膜时,ANC在PLA基体中的分散性优于NC,但是对于复合膜拉伸性能的改善不明显.DSC等温结晶结果表明,ANC可以提高PLA的结晶度和结晶速率;采用熔融复合法制备的NC/PLA纳米复合材料,不仅保持了PLA的高强度、高模量和较高的热稳定性,而且显著改善了其韧性,当NC添加量为3.5%(质量分数)时,断裂伸长率比纯PLA提高了12.1倍.     

复合改性竹纤维/聚丙烯复合材料的制备与性能研究

为改善竹纤维(BF)与聚丙烯(PP)的界面结合,采用碱(NaOH)和异氰酸酯偶联剂(TDI)复合改性竹纤维,制备BF/PP复合材料。分析了竹纤维改性前后主要化学成分、热行为及化学结构变化,考察了竹纤维改性对复合材料维卡软化点(VSP)和动态热力学性能影响,用扫描电镜对复合材料断面进行了观察,最后探讨了改性竹纤维添加量对复合材料力学性能的影响。结果表明:BF经复合改性后,表面形成了氨酯键结构,竹纤维素晶体尺寸和结晶度增大,竹纤维的最快热降解温度和复合材料的VSP分别提高了20℃和4.5℃。SEM、DMA分析显示,竹纤维复合改性改善了两相界面结合,利于力学性能提高。拉伸实验表明,在复合改性竹纤维添加比例为40%时,复合材料综合性能最佳,其冲击强度、拉伸强度和弯曲强度分别增加了21.6%、23.3%和27.8%,拉伸模量和弯曲模量分别增加了24.2%和30.4%。     

复合改性竹纤维/聚丙烯复合材料的制备与性能研究北大核心CSCD

为改善竹纤维(BF)与聚丙烯(PP)的界面结合,采用碱(NaOH)和异氰酸酯偶联剂(TDI)复合改性竹纤维,制备BF/PP复合材料。分析了竹纤维改性前后主要化学成分、热行为及化学结构变化,考察了竹纤维改性对复合材料维卡软化点(VSP)和动态热力学性能影响,用扫描电镜对复合材料断面进行了观察,最后探讨了改性竹纤维添加量对复合材料力学性能的影响。结果表明:BF经复合改性后,表面形成了氨酯键结构,竹纤维素晶体尺寸和结晶度增大,竹纤维的最快热降解温度和复合材料的VSP分别提高了20℃和4.5℃。SEM、DMA分析显示,竹纤维复合改性改善了两相界面结合,利于力学性能提高。拉伸实验表明,在复合改性竹纤维添加比例为40%时,复合材料综合性能最佳,其冲击强度、拉伸强度和弯曲强度分别增加了21.6%、23.3%和27.8%,拉伸模量和弯曲模量分别增加了24.2%和30.4%。     

氨基官能化聚乳酸电纺纤维的制备、 表征和应用

通过聚乳酸(PLA)和氨基丙基三乙氧基硅烷(KH550)混合进行静电纺丝制备氨基官能化聚乳酸纳米纤维. 采用滴定法测定了纤维表面氨基含量, 证明当KH550的添加量为3%~13%(质量分数)时, 有19%~26%的氨基出现在纤维的表面. 利用场发射扫描电子显微镜、 差示扫描量热(DSC)仪、 接触角测试仪和电子拉伸机对纤维形貌、 PLA的玻璃化转变温度和熔点以及纤维膜的亲水性和力学性能进行了表征. 结果表明, KH550的加入可以在电纺纤维表面引入氨基, 同时使纤维直径变细, 使PLA的玻璃化转变温度上升, 熔点下降, 电纺纤维膜的亲水性略有增加, 力学性能有所下降. 通过吸附将金纳米粒子负载到氨基官能化聚乳酸电纺纤维膜上, 得到负载型催化剂, 对硼氢化钠还原对硝基苯酚的反应具有良好的催化活性和重复使用性.     

P3/4HB和滑石粉复合增韧填充PLA的研究

通过熔融共混法制备了可完全生物降解的聚乳酸/聚(3-羟基丁酸-co-4-羟基丁酸共聚酯)/滑石粉(PLA/P3/4HB/滑石粉)复合材料,利用万能试验机、扫描电子显微镜、熔体流动速率仪、差示扫描量热仪及热失重分析仪等测试研究了偶联剂处理以及滑石粉含量对PLA/P3/4HB/滑石粉复合材料的力学性能、界面相容性、熔体流动性和结晶性能的影响。结果表明,当滑石粉填充量较少时,偶联剂处理对复合材料的性能影响不大,但当滑石粉填充量较高时,经过偶联剂处理后的滑石粉能显著提高复合材料的熔体流动速率和冲击强度,PLA/P3/4HB/处理滑石粉复合材料的拉伸强度也保持在36.9MPa以上,结晶性能也有所提升,复合材料具有良好的综合性能。     

几种不同生物质复合材料的力学性能研究

以聚乳酸(PLA)为基体,以菠萝叶粉(PALF)、玉米秸秆芯粉(CF)、芝麻秸秆粉(SF)及甘蔗渣纤维粉(BF)作增强体,通过挤出加注塑工艺,制备可降解生物质复合材料(BBC),考察了秸秆粉用量对BBC力学性能的影响。并以PALF/PLA复合材料为例,研究了材料的断裂特性。结果表明,随着纤维粉用量的增加,所有BBC的拉伸强度均逐渐降低,当纤维粉添加量相同时,PALF/PLA的拉伸强度始终最低;CF/PLA、SF/PLA复合材料的弯曲模量随着秸秆粉用量的增加逐渐增大,当秸秆粉用量为40%时,弯曲模量分别比纯PLA增加74.15%和71.84%,BF/PLA复合材料的弯曲模量先增加后减小,但始终低于CF/PLA和SF/PLA,PALF/PLA的变化趋势较为复杂,呈现先增后减再增加的趋势;随着纤维粉含量的增加,PALF/PLA复合材料的冲击强度逐渐增加,其它三种均呈现先增加后减小趋势。PALF/PLA复合材料的断裂面无纤维拔出,应力-应变曲线无屈服点,断裂伸长率仅4.80%,属于典型的脆性断裂。     

改性木纤维/聚乳酸复合材料的制备与性能研究

通过双螺杆挤出机共混制备了不同方法改性的木纤维/聚乳酸可生物降解复合材料,利用DSC、SEM、DMA、冲击和拉伸力学性能测试等手段,对比分析了木纤维的不同改性处理方式对复合材料热性能、界面形态和力学性能的影响.结果表明:复合材料的聚乳酸结晶动力学明显得到改善,木纤维促进了聚乳酸的异相成核过程.改性后的木纤维聚乳酸复合材料界面结合和力学性能均得到明显改善,以性能最优的硅烷偶联剂处理的木纤维和聚乳酸复合材料为例,其拉伸应力(62.1MPa)、杨氏模量(4525.0 MPa)和冲击强度(11.5k J/m~2)比纯聚乳酸分别提高2.9%,36.0%和14.0%.     

生物基超韧聚乳酸复合材料的制备与性能

采用来源于可再生资源的聚醚酰胺弹性体（PEBA）增韧聚乳酸（PLA）制备超韧聚乳酸（PLA/PEBA-GMA）复合材料.为了提高PEBA与PLA之间的相容性,选择极性单体甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）、共接枝单体乙烯基吡咯烷酮（NVP）及引发剂过氧化二异丙苯（DCP）对PEBA进行接枝改性制备PEBA-GMA.研究了接枝单体组分的用量（m/g）对PLA/PEBA-GMA复合材料性能的影响.研究发现,随着接枝单体组分用量的提高,复合材料的缺口冲击强度逐渐增大,当接枝单体组分GMA,NVP和DCP的用量分别为2.5,2.5和0.25 g时,复合材料的冲击强度高达88.6 kJ/m²,断裂伸长率为164.1%.研究表明,在熔融共混过程中,聚乳酸的端基（—OH和—COOH）与PEBA-GMA上环氧基团发生反应,有效改善两相间的界面相容性,随着接枝单体组分比例的提高,分散相PEBA-GMA的粒子尺寸逐渐减小且分布均匀.     

氯化聚丙撑碳酸酯增容聚丙撑碳酸酯/秸秆粉复合材料的制备及性能

聚丙撑碳酸酯(PPC)是一种新型热塑性生物降解材料,但其热性能及力学性能较差,应用受到限制。以秸秆粉这种农作物副产品作为增强体改性PPC,既可以提高PPC的力学性能同时又可开发利用秸秆资源。氯化聚丙撑碳酸酯(CPPC)是聚丙撑碳酸酯(PPC)经过氯化得到的,对天然纤维表面具有良好的浸润性和粘结性。本文以CPPC为增容剂,通过熔融共混法制备了PPC/秸秆粉复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、拉伸实验、动态力学性能测试(DMA)及转矩流变仪对复合材料的结构及性能进行了表征,重点考察了CPPC的添加量对复合材料力学和流变性能的影响。结果表明,当CPPC质量分数为1.8%时,可使添加质量分数为30%秸秆粉的PPC复合材料拉伸强度提高38%,模量提高30%。同时,CPPC的引入使复合材料的粘度下降,改善了PPC/秸秆粉复合材料的加工性能。因此,作为增容剂的CPPC为制备高性能PPC/天然纤维复合材料提供了新的解决办法。     

聚丁二酸丁二醇酯与氯醚弹性体协同增韧改性聚乳酸多元共混体系

以来源于可再生资源聚丁二酸丁二醇酯(PBS)和氯醚橡胶(ECO)作为聚乳酸(PLA)的增韧改性剂,通过熔融共混的方法制备了PLA/PBS/ECO三元共混体系。动态力学分析和扫描电子显微镜结果表明,ECO促进了PBS和PLA之间的相容性。力学性能测试表明,ECO与PBS可实现对聚乳酸基体的协同增韧: PLA/PBS/ECO(70/20/10)显示出最优的拉伸性能,断裂伸长率高达270%;PLA/PBS/ECO(70/10/20)的冲击强度提高至23.7 kJ/m²,是纯聚乳酸的12倍。结合形态结构和冲击断面形貌分析表明ECO的存在可起到增容/增韧双重作用, 与柔性PBS产生良好的协同效应,有效改善聚乳酸材料的韧性。我们的研究表明,构造PLA-柔性生物聚酯和生物基弹性体多元共混体系是一种获得高性能生物基材料简单高效的手段。     

三聚氰胺聚磷酸盐/季戊四醇配比、协效剂组及表面改性对聚丙烯基木塑复合材料的膨胀阻燃影响

通过极限氧指数(LOI)、线性燃烧速率(LBR)、热重分析和锥形量热分析等技术手段研究膨胀型阻燃剂(IFRs)中三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)和季戊四醇(PER)的质量比、组成为m(MgO):m(可膨胀石墨,EG):m(SiO₂)=1:5:5的协效剂组(MgO/EG/SiO₂)和硅烷偶联剂(KH550)对聚丙烯基木塑复合材料(WPC)阻燃性能的影响。 结果表明,当IFRs中m(MPP):m(PER)=23:2(IFRs-M1)、质量分数为25%时的阻燃性能最佳,膨胀阻燃复合材料WPC/IFRs-M1的LOI和LBR分别为27.1%和3.89 mm/min,较未添加的WPC分别提高48.1%和下降89.79%,燃烧时的热释放速率、总热释放量、总烟释放量和CO₂释放量分别降低了76.2%、50.1%、6.9%和65.4%,600 ℃时的残炭率提高了498.3%。 协效剂组和KH550表面处理均可进一步改善WPC/IFRs-M1的阻燃性能,均对IFRs-M1具有良好的阻燃增效作用。 相比于WPC/IFRs-M1,同时用这两种阻燃增效手段的WPC/IFRs-M1/MgO/EG/SiO₂/KH550,其LOI提高了3.7%,LBR降低了20.3%;材料的热稳定性明显提高,热失重降低;燃烧时的热释放速率、总热释放量、总烟释放量和CO₂释放量分别降低了36.5%、37.6%、57.5%和33.33%,600 ℃时的残炭率提高了84.02%,显示出二者更好的协同效应。     

聚乳酸/壳聚糖季铵盐皂石纳米复合材料的原位插层聚合及性能表征

通过两步法将2,3-环氧丙基三甲基氯化铵接枝壳聚糖合成了水溶性壳聚糖季铵盐(HTCC),以其为插层剂对稀有的新疆皂石(Saponite)黏土矿物进行有机改性,制备了壳聚糖季铵盐皂石(HTCC-saponite),并以其为助剂,以丙交酯为单体,通过原位插层聚合法制备了聚乳酸(PLA)/HTCC-saponite纳米复合材料.最优化合成条件:聚合反应温度150℃,辛酸亚锡加量2%(质量分数),HTCC-saponite加量1%(质量分数)、聚合反应时间16 h.微观结构分析表明HTCC-saponite具有插层与剥离共存的结构.采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、热重分析(TG-DTG)和差示扫描量热仪(DSC)等对PLA/HTCC-saponite纳米复合材料的微观结构、形貌及热稳定性进行了表征和分析.结果表明,HTCC-saponite有效改善了PLA的结晶性能,提高PLA的热稳定性.抗菌测试结果表明,HTCC-saponite具有良好的抗菌性,并赋予PLA/HTCC-saponite复合材料较强的抑菌能力.     

增容剂对聚对二氧环己酮/聚乳酸复合材料体外降解的影响

以聚对二氧环己酮与聚乳酸的无规共聚物作为增容剂,在聚对二氧环己酮/聚乳酸复合物中添加不同比例的增溶剂后,在37℃的缓冲溶液(pH 7.44)中,进行为期八周的体外降解实验,定期观察其吸水率与质量损失,pH值以及机械性能的改化,结果发现增容剂的添加,加快了聚对二氧环己酮/聚乳酸复合物的降解速度。     

滑石粉和PLA-g-MAH对聚乳酸结晶性能和熔体强度的改善

采用混沌混炼单螺杆挤出机,制备马来酸酐接枝聚乳酸(PLA-g-MAH),进而制备PLA/滑石粉(5%,10%和20%,质量分数)和PLA/滑石粉(20%)/PLA-g-MAH(5%和10%)复合材料.复合材料样品中滑石粉的分散状态良好,滑石粉含量高达20%时未发生团聚.20%滑石粉和10%PLA-g-MAH使复合材料中PLA的α晶含量明显增加,结晶度提高至31.6%.在175℃下,PLA样品的熔体强度仅为3.6 mN,20%滑石粉明显提高了PLA的熔体强度(11.6 mN),这是由于分散较均匀的片状滑石粉对PLA熔体起增强效应并可提高PLA结晶速率,对PLA结晶有促进效应.与PLA样品对比,PLA/滑石粉(20%)/PLA-g-MAH(5%)复合材料的杨氏模量和冲击强度分别提高了51.7%和16.9%.     

微波辅助仿生矿化增强石墨烯与聚乳酸的界面相互作用

石墨烯纳米片在提高聚乳酸(PLA)复合材料力学性能和气体阻隔性能等方面具有良好的应用前景,但通常在不同程度上受限于较差的界面相互作用.本文通过高效且环境友好的微波辅助水相仿生矿化方法,在石墨烯纳米片表面直接生成高结晶度、高结构规整度的羟基磷灰石纳米晶须,获得了具有良好分散性和界面结合力的仿生矿化石墨烯(BMGr)纳米杂化体.将BMGr纳米杂化体均匀分布于聚乳酸纤维表面,通过受限成型(60℃,3 MPa)获得了具有强界面结合的复合薄膜,大幅提高了力学性能.值得强调的是,BMGr增强聚乳酸复合薄膜的拉伸强度、杨氏模量和拉伸韧性分别达到22.6 MPa,199 MPa和6.6 MJ/m³,是纯PLA纤维膜的6.46,3.75和8.25倍.本文不仅发展了有效修饰石墨烯纳米片的技术路线,更为制备高强度高韧性的聚乳酸复合材料并阐述其结构-性能关系提供了研究思路.