BF-PCL-PLA復(fù)合材料制備及性能研究.pdf

1、植物纖維增強生物可降解木塑復(fù)合材料是近年來引起諸多關(guān)注的一種新型綠色環(huán)保材料。特別是以聚乳酸(PLA)、聚己內(nèi)酯(PCL)等為基材的復(fù)合材料尤為突出。然而單純以PCL和PLA一種為基材的木塑復(fù)合材料存在一定性能缺陷:PLA基復(fù)合材料質(zhì)脆、熱穩(wěn)定性不佳;PCL基復(fù)合材料剛性不強熔點過低。但是PLA強度大，相對熔點較高;PCL韌性極佳，熱穩(wěn)定性好。從性能互補的角度出發(fā)，本文制備了PCL/PLA共混基體，并以竹纖維作為增強材料，制備竹纖維/聚

2、己內(nèi)酯/聚乳酸(BF/PCL/PLA)復(fù)合材料。依次討論PCL與PLA的共混特性、BF/PCL復(fù)合材料制備及性能和BF/PCL/PLA三元復(fù)合材料的制備及性能。
　　(1)隨著BF質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，BF/PCL復(fù)合材料的力學(xué)性能呈現(xiàn)先增長后降低的趨勢。當(dāng)BF質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40％時復(fù)合材料的力學(xué)性能最優(yōu)，拉伸強度、沖擊強度和斷裂伸長率分別達(dá)到最大值12.01Mpa、12.73 KJ/m2和6.25％。復(fù)合材料熱穩(wěn)定性分析表明，BF和PCL

3、二者分別主導(dǎo)了不同的熱解階段，并對彼此的熱解有抑制作用。復(fù)合材料熔融結(jié)晶分析表示，BF降低了PCL的熔融溫度和結(jié)晶度，但結(jié)晶溫度有所增長，但BF質(zhì)量分?jǐn)?shù)對PCL的熔融溫度、結(jié)晶溫度影響不大，同時PCL結(jié)晶度與BF質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化趨勢相反。BF質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過40％時，對BF增強PCL復(fù)合材料72 h吸水率影響不明顯，BF質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過40％復(fù)合材料吸水率急速增加。綜上，當(dāng)BF質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40％時復(fù)合材料性能最佳。
　　當(dāng)KH560用量為BF

4、絕干重量的1％時，復(fù)合材料力學(xué)性能最佳。拉伸、沖擊強度和斷裂伸長率分別達(dá)到14.02 Mpa，14.64 KJ/m2和6.78％。成型溫度對復(fù)合材料的力學(xué)性能影響顯著。成型溫度為90℃時BF/PCL復(fù)合材料拉伸、沖擊強度及斷裂伸長率達(dá)到最大值14.21Mpa、15.02KJ/m2和7.21％。
　　(2)隨著PCL質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，PCL/PLA復(fù)合材料的拉伸強度呈現(xiàn)出下降趨勢，而拉伸斷裂伸長率和沖擊強度則先增大后減小。PCL質(zhì)量分

5、數(shù)為50％時，PCL/PLA復(fù)合材料拉伸斷裂伸長率和沖擊強度分別達(dá)到最大值11.2％和6.4 MPa。PCL提高了復(fù)合材料的熱解溫度，減緩了熱解速率;PLA則提高了復(fù)合材料燃燒后成炭率。相對于PCL而言，PCL/PLA復(fù)合材料玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度和熔融溫度均明顯升高;相對于PLA而言，PCL改善了PLA結(jié)晶能力，結(jié)晶度增大。PCL/PLA復(fù)合材料接觸角相比于PCL和PLA均有所增大，PCL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40％和50％時復(fù)合材料接觸角分別達(dá)到了91

6、.7°和93.2°，水潤濕性能不同程度的降低。
　　(3)BF/PCL/PLA復(fù)合材料力學(xué)性能隨著BF質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢。當(dāng)BF質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40％時，復(fù)合材料力學(xué)性能最優(yōu)，拉伸、沖擊強度和斷裂伸長率分別為12.68 Mpa，11.26 KJ/m2和5.2％。與BF/PCL復(fù)合材料比較，BF/PCL/PLA復(fù)合材料在一定程度上體現(xiàn)出了PLA特性。熱穩(wěn)定性實驗表明，BF延緩了PCL、PLA的受熱降解過程。復(fù)合材料熔融結(jié)

7、晶分析表示，BF降低了復(fù)合基材中PCL相的熔點和結(jié)晶焓，但提高了結(jié)晶溫度，與BF/PCL復(fù)合材料變化趨勢相同。同時BF影響了PLA的結(jié)晶性能，對熔點影響不大。受BF質(zhì)量分?jǐn)?shù)及其與基材的結(jié)合程度的共同影響，BF質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％和40％時吸水率較小。
　　在KH560作用下，BF/PCL/PLA復(fù)合材料的力學(xué)性能有所改善，尤其是沖擊強度。當(dāng)KH560用量為BF絕干重量的1％時，復(fù)合材料力學(xué)性能最佳，拉伸、沖擊強度和斷裂伸長率分別達(dá)到1