天然蛋白質(zhì)纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、聚乳酸(PLA)作為少數(shù)已被美國(guó)FDA批準(zhǔn)的生物降解性醫(yī)用材料，在當(dāng)今生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注。但純粹的聚乳酸作為材料，尤其是醫(yī)用材料存在不少缺陷，最顯著的是力學(xué)性能和親水性差。 本文主要討論了溶液法制成的天然蛋白質(zhì)纖維增強(qiáng)聚乳酸的制備方法和其性能。將纖維含量分別為10Wt％、15Wt％、20Wt％、25Wt％、30Wt％的試樣進(jìn)行比較，分析纖維含量對(duì)天然蛋白質(zhì)纖維增強(qiáng)聚乳酸拉伸、彎曲和沖擊性能的影響；將纖維分別切成約3mm

2、、6mm、10mm、15mm長(zhǎng)制成試樣進(jìn)行比較，分析纖維長(zhǎng)度對(duì)天然蛋白質(zhì)纖維增強(qiáng)聚乳酸拉伸、彎曲和沖擊性能的影響。最后，比較了天然蛋白質(zhì)纖維脫膠前后增強(qiáng)聚乳酸的性能以研究脫膠處理對(duì)纖維增強(qiáng)聚乳酸對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響以及退火處理對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。 得到如下主要結(jié)論： 1.纖維增強(qiáng)聚乳酸的性能比聚乳酸的性能有明顯改善。 2.通過(guò)對(duì)天然蛋白質(zhì)纖維分散性研究發(fā)現(xiàn)，PLA溶液濃度對(duì)纖維分散性影響很大，當(dāng)濃度＞0

3、.24g/ml時(shí)，纖維不能分散，在100ml濃度為0.24g/ml的溶液中的最大分散量為0.1g3.經(jīng)脫膠處理的天然蛋白質(zhì)纖維，當(dāng)纖維含量在10Wt％到30Wt％之間時(shí)，天然蛋白質(zhì)纖維增強(qiáng)聚乳酸試樣的拉伸強(qiáng)度隨著纖維含量增強(qiáng)有明顯變化；彎曲強(qiáng)度和模量都隨纖維含量增加而遞增。當(dāng)纖維長(zhǎng)度在3mm至15mm之間時(shí)，天然蛋白質(zhì)纖維增強(qiáng)聚乳酸試樣拉伸強(qiáng)度隨著纖維含量增加而遞增，但增加程度不大；彎曲強(qiáng)度和模量都隨纖維長(zhǎng)度增加而遞增。纖維增強(qiáng)聚乳酸拉

4、伸強(qiáng)度不顯著是由于天然蛋白質(zhì)纖維與聚乳酸界面結(jié)合不理想的結(jié)果。 4.天然蛋白質(zhì)纖維摻入聚乳酸導(dǎo)致天然蛋白質(zhì)纖維增強(qiáng)聚乳酸試樣的斷裂伸長(zhǎng)率減小，即天然蛋白質(zhì)纖維增強(qiáng)聚乳酸的延性下降。當(dāng)纖維含量在10Wt％到30Wt％之間時(shí)，試樣的延性隨纖維含量增加而遞減。當(dāng)纖維長(zhǎng)度在3mm至15mm之間時(shí)，試樣的延性也隨纖維長(zhǎng)度增加而遞減。 5.天然蛋白質(zhì)纖維摻入聚乳酸導(dǎo)致天然蛋白質(zhì)增強(qiáng)聚乳酸試樣的沖擊強(qiáng)度提高。當(dāng)纖維含量在10Wt％到3

5、0Wt％之間時(shí)，沖擊強(qiáng)度隨纖維含量增加而遞增。天然蛋白質(zhì)纖維的存在使得纖維增強(qiáng)聚乳酸模量得到明顯的改善。 6.與脫膠天然蛋白質(zhì)纖維類(lèi)似，蠶絲纖維的加入使聚乳酸的強(qiáng)度、模量及沖擊強(qiáng)度提高，但使其斷裂伸長(zhǎng)率降低。其中絲素蛋白纖維增強(qiáng)聚乳酸的拉伸強(qiáng)度、拉伸模量、沖擊韌性都比未脫膠纖維增強(qiáng)聚乳酸高，但彎曲強(qiáng)度和彎曲模量卻比未脫膠纖維增強(qiáng)聚乳酸低，由于脫膠前后纖維的形狀、結(jié)構(gòu)都有較大的差別，因此，比較脫膠前后纖維對(duì)聚乳酸增強(qiáng)效果的影響需要