MAH对干法酯化淀粉/PLA复合材料性能的影响

以玉米淀粉和马来酸酐(MAH)为原料,通过干法合成MAH酯化淀粉,通过熔融挤出法制备酯化淀粉/聚乳酸(PLA)复合材料.研究了MAH用量对复合材料结晶度和相容性的影响,同时考察了相容性和结晶度的变化对复合材料热性能、熔融流动性能、力学性能、耐水性能和流变性能的影响.FTIR结果证明通过干法成功合成了MAH酯化淀粉.酯化淀粉的取代度随MAH用量增多逐渐增大,反应效率高达90%.XRD和DSC结果表明:随着MAH用量增多,酯化淀粉/PLA复合材料的结晶度逐渐降低,淀粉和PLA的相容性逐渐提高.结晶度的降低和相容性的提高使复合材料的玻璃化转变温度逐渐降低,熔融流动性提高,耐水性提高.在力学性能和流变性能受相容性和结晶度的共同影响下,酯化淀粉中MAH用量从0增加到1.0wt%时,复合材料拉伸强度、弯曲强度、储能模量和复数黏度都逐渐增大,MAH用量超过1.0wt%后,性能逐渐降低.     

淀粉/聚乳酸可生物降解复合材料相容界面构建研究进展

淀粉/聚乳酸(淀粉/PLA)可生物降解复合材料的开发能够缓解塑料工业对石油资源的依赖性和从根本上解决传统塑料所带来的"白色污染"问题。对淀粉与PLA之间的相容界面性进行构建,可以有效提高淀粉/PLA复合材料的机械性能、耐水性能和熔融加工性能等。概述了淀粉/PLA的界面特性和构建机理,从淀粉塑化改性、增容剂改性、淀粉疏水改性和PLA亲水改性4个方面综述了淀粉/PLA复合材料相容界面构建进展。针对淀粉/PLA复合材料在构建方法和构建机理等方面研究的不足,提出了进一步开展研究的建议。     

干法酯化淀粉/聚乳酸复合材料——混合比例对性能的影响

采用干法马来酸酐酯化玉米淀粉和聚乳酸(PLA)进行熔融共混制备可降解复合材料。采用X射线衍射、热重分析和扫描电镜对复合材料的结晶结构、热分解特征和断面形貌进行了表征,从而研究酯化淀粉/PLA混合比例对相容性的影响。并对复合材料的力学性能、吸水率以及流变性能进行了测试。实验结果表明,随着酯化淀粉/PLA比例减小,复合材料中两相的相互依赖性增大,拉伸强度和弯曲强度增大,断裂伸长率和吸水率降低。流变性能测试结果表明,随着酯化淀粉比例增多,复合材料的储能模量增大,复数黏度降低。     

木粉含量对木粉/酯化淀粉/聚乳酸复合材料性能影响

以甘油为相容剂,利用木粉、马来酸酐酯化淀粉和聚乳酸(PLA)进行熔融挤出制备了木粉/酯化淀粉/聚乳酸复合材料。利用XRD和SEM对复合材料的结晶度和断面形貌进行分析表征,以研究木粉含量对复合材料界面相容性的影响;并对复合材料的热稳定性、力学性能、流变性能以及吸水率进行表征。实验结果表明,随着木粉含量的增加,复合材料的界面相容性下降,拉伸强度和弯曲强度增大,断裂伸长率下降,吸水率逐渐增大;TGA测试结果表明木粉的加入使材料的热稳定性下降;流变测试表明木粉用量的增加,使复合材料的储能模量、损耗模量和复数粘度逐渐增加。     

PLA/PBAT/PLA-g-MAH可生物降解复合材料的形态结构与性能分析

通过熔融共混法制备马来酸酐接枝聚乳酸(PLA-g-MAH)用于改善聚乳酸/聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯共混物(PLA/PBAT)的相容性,并对复合材料的形态结构、力学性能和生物降解性能进行研究。SEM结果显示,添加增容剂PLA-g-MAH后,PLA/PBAT共混物两相间的界面明显变得模糊,说明PLA-g-MAH对共混物有一定的增容作用;增容剂PLA-g-MAH的加入,使复合材料的拉伸强度和弯曲强度相比于纯PLA略有下降,但其冲击强度有一定程度的提高,断裂伸长率有显著提高,比纯PLA的断裂伸长率提高了约17倍,表现出良好的力学性能;另外,PLA-g-MAH的加入提高了共混物的生物降解性能。     

木粉含量对木粉-淀粉/聚乳酸复合材料性能的影响

以杨木粉、玉米淀粉和聚乳酸(PLA)为原料,甘油为相容剂,利用熔融挤出法制备了木粉-淀粉/PLA复合材料。研究了木粉含量对复合材料界面相容性、热性能、力学性能、流变性能以及吸水率的影响。结果表明:随着木粉含量的增加,PLA与木粉之间的界面相容性下降,木粉-淀粉/PLA复合材料的热稳定性下降,储能模量、损耗模量和复数黏度逐渐增加;随着木粉含量的增加,木粉-淀粉/PLA复合材料的拉伸强度和弯曲强度呈现先增大后减小的趋势,当木粉含量为18wt%时,复合材料的拉伸强度和弯曲强度均达到最大值,最大值分别为40.65 MPa和60.91 MPa;随木粉含量的增加,复合材料的断裂伸长率由9.64%减小到5.97%,而吸水率由5.38%增大到13.43%。     

POE-g-MA对纳米CaCO_3/聚乳酸复合材料热及流变性能影响

以纳米碳酸钙(Nano-CaCO_3)和聚乳酸(PLA)为原料,马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-g-MA)为增容剂,利用熔融挤出热拉-骤冷工艺制备了一系列Nano-CaCO_3/PLA复合材料。分别采用SEM、DSC、TG、毛细管流变仪(CR)和万能实验机研究了Nano-CaCO_3/PLA复合材料的界面相容性、热性能、流变性能与力学性能。结果表明:与纯PLA相比,当Nano-CaCO_3含量达到15wt%,Nano-CaCO_3/PLA复合材料团聚现象明显,其结晶度、最大热分解温度与拉伸强度分别下降1.9%、15.5℃与28.2%,弯曲强度和断裂伸长率分别提高37.5%和29.3%,而相应添加4wt%POE-g-MA增容剂的Nano-CaCO_3/PLA复合材料分散形态得到改善,其结晶度和拉伸强度分别下降4.2%和25.2%;最大热分解温度、弯曲强度和断裂伸长率分别提高5.8℃、25.3%和174.4%;同时POE-g-MA增加了Nano-CaCO_3/PLA复合材料的剪切黏度。     

增容剂对聚丙烯基木塑复合材料性能影响研究

利用熔融法、溶液法制备聚丙烯接枝丙烯酸(PP-g-AA)、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐(POE-g-MAH)、聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)_3种大分子增容剂,用来改善木塑复合材料相容性问题。考察其对复合材料的力学性能、流变性能以及材料吸水性的影响。结果表明,添加PP-g-AA、POE-g-MAH和PP-g-MAH作为增容剂,木塑复合材料的性能都有所提高。其中,溶液法制得的增容剂,效果显著。当添加10%(wt,质量分数)溶液法制得的PP-g-MAH,木塑复合材料的拉伸强度为25.21MPa,冲击强度为4.014kJ/m~2,复合材料的扭矩达到5.8N·m,吸水率低至0.9%。     

PET4A改性PP/PLA复合材料的制备及性能研究

选用季戊四醇四丙烯酸酯(PET4A)接枝改性聚丙烯，再与聚乳酸(PLA)共混，基于两步法熔融共混工艺制备得到改性聚丙烯/PLA(m-PP/PLA)复合材料。考察了m-PP/PLA复合材料结晶行为、热学性能、力学性能、流变性能、微观形貌的影响因素。结果表明：含有接枝改性后的PP与PLA共混后能够明显地提高复合材料的相容性和结晶度，进而提高复合材料的力学性能。当PET4A添加质量为2%,引发剂过氧化二异丙苯(DCP)质量含量为0.05%时，复合材料结晶度达42.0%,综合力学性能最佳，冲击强度和拉伸强度比纯PP/PLA分别提升了25.96%和27.25%。     

MAH/GMA共接枝聚乳酸对木粉/PLA复合材料性能的影响

采用熔融接枝法分别制备马来酸酐接枝聚乳酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸和马来酸酐/甲基丙烯酸缩水甘油酯共接枝聚乳酸,并利用红外光谱对接枝共聚物进行结构表征。分别以三种接枝共聚物为相容剂,采用注塑成型制备了木粉/PLA复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的断面形貌进行微观分析,结果表明,加入不同接枝共聚物后木粉/PLA复合材料两相看不出明显相界面,界面相容性得到改善。对不同接枝共聚物制备的复合材料的力学性能、加工流动性能和动态流变性能测定的结果显示,加入MAH/GMA共接枝聚乳酸后的木粉/PLA复合材料和未添加相容剂的复合材料相比,拉伸强度和冲击强度分别提高了9.54%和7.23%,复合体系的平衡扭矩和剪切热提高,储能模量及复数黏度均增大。     

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。     

PE-g-MAH/PP/高岭土复合材料的制备与性能

目的以PE,PP为原料,接枝马来酸酐(MAH)后,与高岭土经双螺杆挤出机熔融共混挤出,制备PE-g-MAH/PP/高岭土复合材料。方法采用电子万能试验机分析复合材料的拉伸性能;采用电子悬臂冲击实验机分析材料的缺口冲击强度;采用水平垂直燃烧仪测试分析复合材料的阻燃性;采用红外光谱仪分析复合材料的化学结构。结果含MAH质量分数为5%的PE与PP按质量比1∶1混合后,加入15%的高岭土,制备的PE-g-MAH/PP/高岭土复合材料拉伸强度、缺口冲击强度和断裂伸长率均为最佳,分别为10.925 MPa,40.6 k J/m2,89.5%;复合材料的阻燃性与高岭土加入量呈先快速增大后慢速降低趋势,加入量为15%时阻燃性最好;复合材料各组分间实现了化学键合。结论适量的高岭土提升了PE/PP复合材料的阻燃性,而MAH的加入改善了PE,PP和高岭土间的相容性。     

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。      

聚乳酸/热塑性玉米淀粉/SiO_2复合材料的流变性能和力学性能

采用双螺杆挤出机,通过熔融共混制备了热塑性玉米淀粉基纳米二氧化硅(SiO_2)母料和聚乳酸(PLA)/热塑性玉米淀粉/SiO_2复合物,利用转矩流变仪研究了其流变性能。结果表明,热塑性玉米淀粉基纳米SiO_2母料熔体和PLA/热塑性玉米淀粉/SiO_2复合物熔体的非牛顿指数小于1,属假塑性流体。热塑性玉米淀粉基纳米SiO_2母料熔体黏度随纳米SiO_2用量的增大而提高,SiO_2用量为8phr的母料4#熔体黏度对剪切速率的依赖性最强。PLA/热塑性玉米淀粉/SiO_2复合物熔体黏度决定于热塑性玉米淀粉基纳米SiO_2母料中纳米SiO_2用量,可以通过调整母料用量和母料中SiO_2用量,调整复合物的熔体流动。PLA/热塑性玉米淀粉/SiO_2复合物的缺口冲击强度随纳米SiO_2母料份数的增加而增大。     

扩链剂对聚乳酸/改性淀粉共混物性能的影响

首先制备了马来酸酐(MA)功能化的热塑性淀粉(MTPS),对其结构进行了表征。以环氧扩链剂(REC)为增容剂,采用熔融共混法制备了聚乳酸(PLA)/MTPS/REC共混材料,研究了环氧扩链剂对共混材料性能的影响。结果表明:REC上的环氧基团能与MTPS和PLA上的羧基和羟基反应,提高了淀粉和PLA的相容性,促进了淀粉在PLA基体中的分散,使淀粉颗粒尺寸减小至0.5μm以下。同时,REC对PLA产生扩链作用,共混材料的力学性能得到明显改善,尤其是断裂伸长率可达280%。此外,PLA的结晶能力下降,耐溶剂性能提高。     

不同增容剂对POE增韧聚乳酸性能的影响

用双螺杆挤出机制备了聚乳酸(PLA)、聚烯烃弹性体(POE)和4种不同增容剂(马来酸酐接枝POE、马来酸酐、丙烯酸酯双官能化POE、丙烯酸酯与缩水甘油酯双官能化的POE、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝POE)的共混物,考察了不同增容剂对共混物力学性能和断面形貌的影响,分析了退火前后共混物力学性能的变化。结果表明,在使用自制的甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝POE(POE-g-GMA)作为增容剂,三元体系PLA/POE/POE-g-GMA的质量比为80/15/5时,复合材料力学性能达到最佳,此时缺口冲击强度为12.3 kJ/m2,是纯PLA的3.7倍,拉伸强度为47.5 MPa。     

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。