原纤化Lyocell纤维/聚乳酸复合材料的结构与性能

采用均质分散法制备原纤化Lyocell纤维,探讨了不同初始纤维长度对Lyocell纤维原纤化程度的影响,在此基础上,进一步通过熔融共混和注塑成型制备原纤化Lyocell/聚乳酸(PLA)复合材料,探讨了初始纤维长度对原纤化Lyocell/PLA复合材料结构与性能的影响。结果表明,相同处理条件下,纤维初始长度越长,Lyocell纤维原纤化程度越低。Lyocell纤维原纤化能改善纤维与基体的界面结合,从而进一步提高复合材料的力学性能。初始纤维长度对原纤化Lyocell/PLA复合材料的拉伸性能无显著影响,而初始长度为4 mm的原纤化Lyocell/PLA复合材料的缺口冲击强度最大,比未原纤化复合材料提高19.0%。此外,Lyocell原纤化后还可进一步提高复合材料的维卡软化温度,当纤维初始长度为10 mm时,原纤化Lyocell/PLA复合材料的维卡软化温度最高,达到161.4℃。     

苎麻纤维/聚乳酸复合材料在不同pH环境下的水解行为

以生物基树脂聚乳酸为基体,以植物纤维苎麻为补强剂,利用熔融共混法制备了苎麻纤维/聚乳酸(RF/PLA)复合材料,考查了RF/PLA复合材料在不同pH环境下的水解行为,并以力学性能测试、SEM、DSC和维卡软化温度检测为手段对其降解行为进行了评估。结果表明:RF/PLA复合材料在碱性(pH=12.0)环境中的降解比在酸性(pH=2.0)和中性(pH=7.0)环境中的更快,界面侵蚀空化是其性能劣化的主要原因。RF的加入提高了PLA的结晶度和维卡软化温度,同时也加快了PLA的降解速度,降解导致材料的力学强度下降。随着降解过程的加剧,RF/PLA复合材料的结晶度和维卡软化温度因材料内部产生缺陷而有所降低;而纯PLA树脂的结晶度却随碱液处理时间的延长而增加,但其维卡软化温度没有发生明显的变化。     

亚麻纤维增强立构聚乳酸复合材料的制备及界面改性

采用熔融共混及注塑成型法制得立构聚乳酸(sc-PLA)及亚麻纤维/立构聚乳酸(Flax/sc-PLA)复合材料,并通过差示扫描量热分析、动态力学分析、热重分析、扫描电镜、维卡软化温度及力学性能测试等方法研究了亚麻纤维增强及偶联剂六亚甲基二异氰酸酯(HMDI)界面改性对Flax/sc-PLA复合材料结构与性能的影响。结果表明:亚麻纤维的加入可有效提高sc-PLA的立构结晶度、耐热性以及力学性能,Flax/sc-PLA复合材料的立构结晶度由17.3%提高到24.9%,维卡软化温度由161.1℃升至195.7℃,拉伸强度也从57.4 MPa提高到62.5 MPa。通过HMDI界面改性可有效改善复合材料的界面相容性,使复合材料的拉伸强度进一步提高到70.4 MPa。此外,HMDI改性还提高了复合材料的热稳定性,其初始降解温度和动态储能模量G'均比未改性复合材料显著提高。     

苯基次磷酸铝阻燃改性聚乳酸材料

为了获得性能较优的阻燃聚乳酸材料,以苯基次磷酸铝(BPA-Al)为阻燃剂,聚乳酸(PLA)作为基体,利用熔融共混法制得BPA-Al/PLA复合材料。采用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、拉曼光谱、氧指数等测试手段对BPA-Al/PLA复合材料及其残炭进行表征。结果表明,BPA-Al可有效抑制熔滴,提高PLA的阻燃性能和维卡软化温度。当BPA-Al的质量分数达到30%时,BPA-Al/PLA复合材料的氧指数为25.0%,水平垂直燃烧等级达V-0,维卡软化温度为65.8℃。同时,BPA-Al/PLA复合材料的力学性能较好。     

静电纺丝法制备PLA/CNCs纳米复合薄膜及其性能研究

采用静电纺丝法成功将纳米纤维素晶体(CNCs)植入聚乳酸(PLA)基体中,制备出网状结构的绿色纳米复合材料,并探讨了PLA/CNCs薄膜的微观形貌、结晶度、热学性能和机械性能随CNCs添加量的变化趋势。结果表明,随着CNCs添加量的增加,静电纺PLA/CNCs纳米复合材料薄膜珠状纤维减少,纤维直径增大;纳米复合纤维薄膜的结晶度提高了87.9%;纳米复合纤维薄膜的最大热解温度由369.36℃提升到380.02℃;纳米复合纤维的拉伸性能随CNCs添加量的增加而显著提高,CNCs添加量为11%(质量分数)时得到的最大拉伸力和拉伸强度最大分别为3.76N和4.58MPa,与纯PLA薄膜相比分别提高了289%和159%。     

细菌纤维素/聚乳酸互穿网络复合材料的结晶与熔融

为了研究细菌纤维素(BC)网络结构对聚乳酸(PLA)结晶与熔融过程的影响,以PLA为基体,BC为增强体,通过PLA-三氯甲烷溶液与BC-无水乙醇分散液的共混扩散制备了具有互穿网络结构的BC/PLA生物复合材料。采用SEM、偏光显微镜(POM)、DSC和莫志深(MO)模型研究了复合材料的微观形态、球晶形貌、非等温结晶动力学和熔融行为。结果表明:采用溶液共混扩散法可得到以BC为骨架、PLA缠绕其表面的互穿网络结构的复合材料。随降温速率增加,BC/PLA复合材料的结晶温度、熔融温度和相对结晶度均下降。BC可作为异相成核剂,适量添加可同时提高BC/PLA复合材料的结晶速率和相对结晶度,细化球晶尺寸。MO模型可较好地描述BC/PLA复合材料的非等温结晶动力学行为。     

纳米纤维素/聚丁二酸丁二醇酯母粒改性聚乳酸的结晶与力学性能研究

以聚乳酸(PLA)为基体,聚丁二酸丁二醇酯(PBS)为增韧相,纳米纤维素(CNF)为增强相,采用不同的挤出温度,利用双螺杆挤出机熔融共混制备出一系列CNF/PBS母粒改性PLA复合材料。采用扫描电子显微镜、广角X射线衍射仪、差示扫描量热仪、偏光显微镜和万能试验机以及悬臂梁冲击试验机对复合材料的结晶和力学性能进行测试。结果表明:CNF可以起到异相成核的作用,但含量过多易引起团聚;与纯PLA相比,当CNF/PBS复合母粒的添加量为20%时,低温挤出的复合材料的结晶度、冲击强度分别提高了10.66%和141.51%,拉伸强度仅下降14.86%;当CNF/PBS母粒的添加为20%时,低温挤出的PLA基复合材料的结晶度、拉伸强度和冲击强度分别较高温下挤出的复合材料提高了11.61%、3.82%和16.37%。     

改性剂对纳米片状羟基磷灰石/聚乳酸复合材料性能的影响

分别采用硅烷偶联剂(SC)和硬脂酸(SA)对纳米层片状羟基磷灰石(LHAp)进行表面改性,并通过挤塑工艺制备未改性和两种改性纳米片状羟基磷灰石(np-HAp)增强聚乳酸(PLA) (np-HAp/PLA、SC-np-HAp/PLA和SA-np-HAp/PLA)复合材料。比较了三种复合材料的微观结构、力学性能、热稳定性、结晶性及润湿性。利用XRD、FTIR、XPS、SEM、TGA、DSC、力学性能测试和接触角测试对复合材料的理化性能进行表征。研究发现,np-HAp、SA-np-HAp与PLA界面处存在相分离,而SC-np-HA与PLA两相界面结合紧密;与np-HAp/PLA复合材料相比,SC-np-HAp/PLA复合材料的压缩屈服强度和拉伸强度分别提高了9.4%和6.6%,而SA-np-HAp/PLA复合材料的压缩屈服强度和拉伸强度则出现减小;此外,与np-HAp/PLA复合材料相比,SC-np-HAp/PLA和SA-np-HAp/PLA复合材料的初始分解温度分别提高了7.4%和5.6%,SC-np-HAp/PLA复合材料的结晶度提高了6.7%,SA-np-HAp/PLA复合材料的结晶度则减小了3.5%。水接触角测试结果表明,与np-HAp/PLA复合材料和SA-np-HAp/PLA复合材料相比,SC-np-HAp/PLA复合材料具有更为优异的亲水性。上述结果表明,经SC改性后的np-HAp具有与PLA基体更好的界面结合能力,为制备性能优异的骨植入复合材料提供借鉴。      

多孔再生纤维素/聚乳酸复合材料的制备与性能

通过简易、绿色环保的方法,将纤维素用NaOH/尿素体系进行溶解、再生、冷冻干燥获得再生纤维素(RC)多孔材料,再浸渍聚乳酸(PLA)获得多孔RC/PLA复合材料。该复合材料具有与多孔RC材料相同的开孔结构,超轻,高孔隙率等特性。随PLA的引入,多孔复合材料的三维纤维网络结构向密实片层结构转变,缺陷结构逐渐完善,其压缩强度大幅度提高。RC/PLA的压缩强度和模量相比于RC分别提高了369.8%和633.6%。     

碳纤维/聚乳酸复合材料的结晶性能和流变特性

以碳纤维（CF）作填料,制备了CF/聚乳酸（CF/PLA）复合材料,CF的质量比（CF∶PLA）为1%、3%、5%、10%和15%。研究了PLA及CF/PLA复合材料的结晶性能和流变特性。结果表明,质量比≤3%时,CF在基体中起到了异相成核的作用,提高了PLA的结晶性能,XRD衍射峰强度增强,CF/PLA复合材料结晶温度和结晶度分别提高到112.5℃和30.7%,流变特性与纯PLA相似。CF的质量比增加到5%时,达到"渗流阈值",黏度激增,限制了分子链段的自由运动,导致CF/PLA复合材料结晶性能下降。CF质量比为15%时,CF/PLA复合材料结晶温度降低至93.1℃,结晶度只有2.5%。     

Effect of fiber surface-treatments on the properties of poly(lactic acid)/ramie composites

Ramie fiber reinforced poly(lactic acid) (PLA) composites were prepared by a two-roll mill. Ramie was treated by alkali and silane (3-aminopropyltriethoxy silane and γ-glycidoxypropyltrimethoxy silane). Effect of surface treatment on the properties of the composites was studied. The tensile, flexural and impact strength of the composites have a significant improvement. Dynamic mechanical analysis (DMA) results show that the storage moduli of the composites with treated ramie increase with respect to the plain PLA and the composites with untreated fiber whereas tangent delta decreases. The Vicat softening temperature of the composites with treated fiber is greatly higher than that of the composites with untreated fiber. The results of thermogravimetric analysis (TGA) show that fiber treatment can improve the degradation temperature of the composites. Moreover, the morphology of fracture surface evaluated by scanning electron microscopy (SEM) indicates that surface treatment can get better adhesion between the fiber and the matrix.     

Characterisation of polylactic acid biocomposites made from prepregs composed of woven polylactic acid/hemp–Lyocell hybrid yarn fabrics

This paper describes the mechanical properties and water absorption characteristics for biocomposites made from woven PLA/hemp/Lyocell prepregs. The aim was to improve the properties with the addition of Lyocell fibre into a hybrid yarn. Well-aligned hybrid yarns composed of hemp/PLA, hemp–Lyocell/PLA, respective, Lyocell/PLA were made by wrap spinning. Unidirectional satin fabrics were made by weaving with PLA (warp) and the hybrid yarns (weft). Uniaxial composites were fabricated with 30 fibre mass% using compression moulding. The composites were investigated for tensile, flexural and impact properties. Combining hemp with Lyocell in a PLA matrix improves the mechanical properties, compared to hemp/PLA composites. The composite made from the satin Lyocell/PLA fabric gave the best mechanical properties. The type of fibre reinforcement compositions did not significantly affect the water absorption of the biocomposites. Scanning electron microscopy showed that fibre pull-outs appear more often in hemp/PLA composites than in composites also including Lyocell fibre.     

偶联剂对玻璃纤维增强淀粉/聚乳酸复合材料性能的影响

分别以马来酸酐、KH550、KH560和KH570为偶联剂对玻璃纤维进行预处理,再与淀粉、聚乳酸(PLA)复合,通过熔融挤出法制备玻璃纤维增强淀粉/PLA复合材料。研究了偶联剂种类对玻璃纤维增强复合材料熔融指数、力学性能、热性能和熔融流变性能的影响。实验发现马来酸酐、KH550、KH570、KH560处理玻璃纤维增强淀粉/PLA复合材料的熔融指数和力学性能都依次增大,表明KH560处理玻璃纤维增强淀粉/PLA复合材料的界面黏结作用最强。对热性能进行表征发现,马来酸酐、KH550、KH570、KH560处理玻璃纤维增强淀粉/PLA复合材料玻璃化转变温度、重结晶温度、结晶度和热稳定性均依次提高。受玻璃纤维与淀粉/PLA基体界面黏结效果的影响,马来酸酐、KH550、KH570、KH560处理玻璃纤维增强淀粉/PLA体系的储能模量和复数黏度依次增大。     

麦秸纤维含量和粒径大小对聚乳酸力学性能和结晶度的影响

选用三种粒径的麦秸纤维分别与聚乳酸(PLA)粉末组成各种配方,采用挤出注塑的方法制成复合材料。通过红外光谱分析、力学性能测试、断口扫描电镜(SEM)分析以及差示扫描量热(DSC)测试探索了试样的力学性能和结晶度变化趋势,并对结果进行了理论分析,最终确定最佳配方为精细处理且纤维含量为15%的C3组分,此时复合材料的结晶度达到43.44%,玻璃化温度为63.53℃,与纯PLA比较分别提高了29.3%和6%,拉伸强度、弯曲强度、冲击韧性与纯PLA相比有轻微降低,分别为51.07 MPa,55.16 MPa,4.08 kJ/m2。     

增容纳米纤维素/聚乳酸复合材料的制备与性能

采用接枝共聚法制备了马来酸酐和丙烯酸丁酯双单体接枝聚乳酸（PLA）共聚物（mPLA）,然后以mPLA为增容剂,通过溶液浇铸法制备纳米纤维素（NCC）/PLA复合材料。采用SEM、DSC、TG、广角X射线衍射（WXRD）、力学和降解性能测试研究了mPLA对NCC/PLA复合材料的结构和性能的影响。结果表明:mPLA在PLA与NCC之间起到了良好的界面增容作用,促进了NCC在PLA基体中的分散。更精细分散的NCC促进了PLA的结晶成核,复合材料的结晶温度降低,结晶度提高;NCC/mPLA/PLA复合材料的力学性能随着mPLA含量增加呈先上升后下降的趋势,当mPLA含量为8%时,复合材料的拉伸强度和弹性模量与未添加mPLA的复合材料相比,分别提高了30.2%和41.4%;亲水性的NCC加速了NCC/PLA复合材料的降解,加入mPLA后,复合材料的降解速率有所减慢,但仍然快于纯PLA的降解。      

“Green” composites from recycled cellulose and poly(lactic acid): Physico-mechanical and morphological properties evaluation

“Green”/biobased composites were prepared from poly(lactic acid) (PLA) and recycled cellulose fibers (from newsprint) by extrusion followed by injection molding processing. The physico-mechanical and morphological properties of the composites were investigated as a function of varying amounts of cellulose fibers. Compared to the neat resin, the tensile and flexural moduli of the composites were significantly higher. This is due to higher modulus of the reinforcement added to the PLA matrix. Dynamic mechanical analysis (DMA) results also confirmed that the storage modulus of PLA increased on reinforcements with cellulose fibers indicating the stress transfers from the matrix resin to cellulose fiber. Differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA) showed that the presence of cellulose fibers did not significantly affect the crystallinity, or the thermal decomposition of PLA matrix up to 30 wt% cellulose fiber content. Overall it was concluded that recycled cellulose fibers from newsprint could be a potential reinforcement for the high performance biodegradable polymer composites.     

纳米二氧化钛含量对秸秆/聚乳酸复合材料性能的影响

目的 为改善纤维增强聚乳酸(PLA)复合材料增强相与基体相之间差的界面结合。方法 以秸秆粉(SP)为填料,纳米二氧化钛(TiO2)作为界面改性剂,构建SP/PLA复合材料相容界面,通过力学性能测试、吸水率测试、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和热重分析法(TGA)等表征手段,探究不同含量纳米二氧化钛对SP/PLA复合材料力学性能和界面相容性的影响。结果 研究发现,纳米二氧化钛的质量分数为2.0%时,复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别达到42.78 MPa和91.25 MPa,其耐水性能、结晶度、耐热性能也达到最好。结论 纳米二氧化钛可有效提高秸秆/聚乳酸复合材料的性能。     

PLA/木质纤维复合材料的制备及性能

目的研究PLA/木质纤维复合材料的制备工艺过程,分析PLA纤维含量对复合材料力学性能的影响,确定最优配比,以获得一种可应用于包装中的新型环保复合材料。方法将不同质量配比的PLA纤维及木质纤维按照造纸的工艺进行抄造,获得湿纸胚后再进行热压处理,获得需要的复合材料。对PLA纤维在复合材料中的分散性以及复合材料的力学性能进行表征与测试。结果分散性试验表明,PLA纤维能够与木质纤维均匀混合;当PLA纤维的质量分数为10%时,复合材料的性能较好。力学测试表明,复合材料的拉伸强度最大可达到42.79 MPa,耐折次数可达到1015次。结论 PLA/木质纤维复合材料可采用造纸的方法进行制备,且力学性能较好,能在包装领域内有较为广泛的应用,同时也为可降解纤维的研究应用提供了一种新思路。