氮化硼、海泡石改性脂肪族聚酯(PBS、PLA)復(fù)合材料的熱性能研究.pdf

1、合成高分子材料的廣泛應(yīng)用，引發(fā)了一系列嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，研究開(kāi)發(fā)利用功能化的可生物降解材料成為緩解環(huán)境壓力的熱點(diǎn)問(wèn)題，利用無(wú)機(jī)粒子改性高分子材料，成為制備優(yōu)異性能復(fù)合材料的研究重點(diǎn)。本論文分別以丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚乳酸(PLA)為基體，以六方氮化硼(h-BN)、海泡石(SP)微米粒子為增強(qiáng)材料，采用熔融共混和開(kāi)煉壓延工藝，制備無(wú)機(jī)物/脂肪族聚酯復(fù)合材料，分析研究了無(wú)機(jī)物改性不同聚酯復(fù)合材料性能差異性的原因。并采用KH550、KH5

2、60處理h-BN、SP無(wú)機(jī)粒子表面，研究了無(wú)機(jī)粒子對(duì) PBS、PLA基復(fù)合材料聚集態(tài)結(jié)構(gòu)、界面相容性、結(jié)晶性能、熱穩(wěn)定性以及力學(xué)性能的影響。本研究得到的結(jié)論如下：
　　一、h-BN、SP的加入對(duì)聚酯基復(fù)合材料性能的影響
　　1）與PBS相比，h-BN/PBS、SP/PBS復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度與斷裂伸長(zhǎng)率增大，隨h-BN、SP添加量的提高，拉伸強(qiáng)度與斷裂伸長(zhǎng)率呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，當(dāng)h-BN、SP添加量分別為6wt％和2wt%

3、時(shí)，綜合力學(xué)性能最優(yōu)。但加入過(guò)量h-BN、SP后，PBS基體中出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，力學(xué)性能下降。
　　2）與PLA相比，隨h-BN、SP含量的提高，h-BN/PLA、SP/PLA復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，但斷裂伸長(zhǎng)率下降，向 PLA復(fù)合材料中引入10wt%熱塑性聚氨酯(TPU)彈性體后，復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度變化不大，斷裂伸長(zhǎng)率顯著提高，且與h-BN或SP三元共混時(shí)的相容性得到明顯改善。
　　二、偶聯(lián)劑KH550、KH5

4、60改性h-BN、SP對(duì)聚酯基復(fù)合材料性能的影響
　　1）KH550、KH560接枝在h-BN、SP表面，提高了粒子與PBS基體的相容性，團(tuán)聚現(xiàn)象得到明顯改善。改性h-BN、SP粒子的加入，PBS的晶型不發(fā)生改變。與PBS相比，拉伸強(qiáng)度與斷裂伸長(zhǎng)率明顯提高，當(dāng)KH550改性h-BN、SP添加量分別為6wt%和3wt%時(shí)，復(fù)合材料綜合力學(xué)性能、耐熱性能最優(yōu)，但改性粒子添加量過(guò)高時(shí)，在PBS基體中出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象。
　　2）KH55

5、0、KH560改性h-BN、SP粒子后，同樣改善了粒子與PLA基體的相容性。研究發(fā)現(xiàn)改性粒子加入后，PLA的晶型不發(fā)生改變，隨h-BN、SP添加量的提高，拉伸強(qiáng)度與斷裂伸長(zhǎng)率呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，當(dāng)KH550改性h-BN、SP添加量分別為3wt%和2wt%時(shí)，復(fù)合材料綜合力學(xué)性能、耐熱性能最優(yōu)，但粒子添加量過(guò)高時(shí)，PLA基體出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象。
　　三、改性h-BN、SP/聚酯基復(fù)合材料熱分解動(dòng)力學(xué)研究
　　1）改性h-BN、S

6、P加入后，PBS、PLA基復(fù)合材料的熱穩(wěn)定提高，由于h-BN、SP熱分解溫度高，因而聚酯基復(fù)合材料僅表現(xiàn)出自身的熱分解過(guò)程。當(dāng)h-BN-KH560添加量為3wt%時(shí)，PBS基復(fù)合材料耐熱性最優(yōu)，熱分解動(dòng)力學(xué)研究表明，h-BN加入后，PBS基復(fù)合材料的表觀活化能提高了24.62 kJ/mol，lnA增大。當(dāng)SP-KH550添加量為3wt%PBS復(fù)合材料耐熱性最佳，PBS復(fù)合材料的表觀活化能可提高24.48kJ/mol，lnA無(wú)明顯變化。<

7、br>　　2）PLA基復(fù)合材料熱分解過(guò)程出現(xiàn)PLA和TPU兩個(gè)階段的熱分解過(guò)程，當(dāng)h-BN-KH560添加量為4wt%時(shí)，PLA基復(fù)合材料耐熱性最優(yōu)，復(fù)合材料的表觀活化能提高了25.49kJ/mol，lnA增大。當(dāng)SP-KH550添加量為3wt%時(shí)， PLA基復(fù)合材料耐熱性最佳，復(fù)合材料的表觀活化能、lnA略微增大。
　　3）研究發(fā)現(xiàn)h-BN在聚酯基體中起成核作用，使得PBS和PLA晶粒細(xì)化、結(jié)晶速率加快，結(jié)晶度增大，導(dǎo)致熱穩(wěn)定提