改性纳米纤维素/聚乳酸复合材料的制备及性能

通过化学酸水解法从农林废弃物油茶果壳中提取出纳米纤维素(CNC),并利用丁酸酐对CNC进行表面修饰,获得了丁酸酯化纳米纤维素(BCNC),再通过溶液浇铸法制备了BCNC/聚乳酸(PLA)复合材料。研究了CNC改性前后的形貌、性能变化以及BCNC对PLA膜力学性能、阻隔性能和透光率的影响。结果表明,经改性后,纳米纤维素的团聚现象得到改善并能稳定分散在非极性有机溶剂中。与纯PLA膜相比,当BCNC质量分数为5%时,PLA膜的拉伸强度提升了30.1%,水蒸气透过率和氧气透过率分别下降了60.0%和35.0%,且膜的透光率保持在60%以上。     

纳米纤维素晶体的研究现状

介绍了纳米纤维素晶体(NCC)及其一些制备方法、性质和应用,展望了NCC作为一种纳米材料的美好前景,是21世纪可持续发展研究的重要课题。     

纤维素酶制备纳米纤维素晶体的研究

采用超声渡预处理棉纤维,用纤雏素酶制备纳米纤维素晶体(NCC).研究了反应方式、反应时间、反应温度、酶用量等对酶解反应的影响,确定了最佳酶解条件:酶液与底物比为8(mL:g),pH值为4.8,酶解温度为45℃,酶解时间为2 d.在此条件下制备的NCC单分散性比较好.     

纳米纤维素/聚乳酸复合材料的制备与研究

利用纳米纤维素(CNFs)对聚乳酸(PLA)进行增强改性,通过浸渍法制备CNFs/PLA复合材料。测试了CNFs/PLA复合材料的红外谱图、力学性能、热膨胀系数和透光率,并用扫描电镜(SEM)分析了复合材料的拉伸断面。实验结果表明,CNFs的加入,使复合材料的力学性能和热稳定性得到显著提高,CNFs与PLA是通过物理作用结合在一起的,CNFs的加入使得PLA对紫外线的阻挡效果增强。从SEM图分析可知,CNFs与PLA结合得很好。比较木粉和棉花两种原料制备的CNFs对复合材料性能的影响可知,木粉制备的CNFs对提高PLA的性能更好。     

纳米ZnO/纤维素纳米晶/聚乙烯醇复合膜的制备及性能

采用球磨法制备的纤维素纳米晶(CNC)及市售纳米ZnO对聚乙烯醇(PVA)进行改性,改善了PVA膜的力学性能,并且,赋予其抗菌性,测试复合膜的力学性能、水蒸气透过性能及抗菌性能。结果表明,加入CNC后,提高了PVA膜的力学性能和阻湿性能,加入纳米ZnO后,复合膜对金黄色葡萄球菌具有一定的抗菌性能,并且,能进一步提高复合膜的拉伸强度,但是,降低了复合膜的阻湿性能。当CNC的添加量为3%、纳米ZnO∶CNC=2∶1(摩尔比)时,复合膜综合性能较好,拉伸强度为73.7 MPa,与纯PVA膜相比,提高了77.2%;断裂伸长率为3.8%,与纯PVA膜相比,提高了46.1%;水蒸气透过系数为3.44×10^-13 g·cm/(cm²·s·Pa),与纯PVA膜相比,提高了11.7%。     

纤维素基活性工业包装材料的制备及性能研究

针对传统环保食品包装材料存在水汽阻隔性能和抑菌性能差的问题,提出一种单宁纤维素基纸样的制备方案。通过对单宁纸样性能进行研究,确定其在食品包装领域应用的可行性,结果表明：单宁掺量为5 g的单宁纸样(TP-3)综合性能表现良好;在温度600℃时,质量损失约为60%,紫外光屏蔽率高达90%,自由基消除率基本达到了70%,接触角为120°,水汽透过率为700 g/(m²·d),抑菌圈尺寸为3 mm,纸张强度几乎不受影响,表现出良好的热分解性、紫外屏蔽性、疏水性、水汽阻隔性和抑菌性,可以在工业、食品包装领域发挥重要作用。     

纳米纤维素/聚乳酸复合材料的性能研究

采用溶液浇铸法制备完全可降解的纳米纤维素/聚乳酸(PLA)复合材料.测试了80℃下纳米纤维素/聚乳酸共混体系的运动黏度,复合材料对紫外可见光(200～600 nm)的透过性,复合材料在土壤中降解后,聚乳酸黏均相对分子质量随降解时间的变化.并用扫描电子显微镜(SEM)观察了降解后复合材料的表面形貌.结果表明,共混体系的黏度随着纳米纤维素质量分数的增加,呈非线性增长,为部分相容体系.在260 ～ 600 nm,透过率随着纳米纤维素质量分数的增加而降低;纳米纤维素的存在加速了聚乳酸分子质量的降低;从SEM的图片中可以看出,在土壤中降解后材料表面有明显被侵蚀的痕迹.     

纤维素-聚乳酸共混改性膜材料的性能与制备

聚乳酸纤维是来自天然的可再生原料,具有可持续发展和环境保护的特点,与其他天然纤维相比,PLA纤维是唯一能够熔融加工的生物降解纤维。本文主要介绍了纤维素-聚乳酸混合制备改性膜材料。通过性能分析,认为该膜的断裂伸长率会增加,透光性变化不显著。     

日光驱动抗菌纳米纤维素的制备与性能研究

为赋予纳米纤维素抗菌功能,选用3,3’,4,4’-二苯甲酮四甲酸二酐（BTDA）作为光敏剂制备光驱动抗菌纳米纤维素,通过BTDA中羧基与纳米纤维素的羟基反应生成酯键,以此制备出具有日光驱动抗菌性能的抗菌纳米纤维素。考察了BTDA添加量、反应温度、反应时间对产物抗菌性能的影响,确定抗菌纳米纤维素的较佳制备工艺为：纳米纤维素（固含量1.26%）10 g、BTDA添加量0.3 g、反应温度140℃、反应时间240 min。由此制备的抗菌纳米纤维素长度在200～300 nm,直径在25～50 nm,结晶度为84.6%,在日光照射条件下对金黄色葡萄球菌及大肠杆菌的抑菌率在90%以上。纳米纤维素本身物理性能、化学性能较为优异,生物相容性好,本研究拓宽了光驱动抗菌材料的应用。     

聚乳酸/乙基纤维素生物降解膜的制备及其性能

将聚乳酸(PLA)和乙基纤维素(EC)的三氯甲烷溶液采用溶液浇铸法成功制备了聚乳酸/乙基纤维素复合膜.用红外光谱(FTIR)表征了复合膜结构,并测试了其力学性能和共混物降解性能.FTIR测试结果显示:复合膜中存在强烈的氢键相互作用.力学测试结果表明:烯基琥珀酸酐(ASA)对该复合膜具有良好的增塑效果.当膜中PLA质量分数w(PLA)≤37%时,PLA对复合膜起增强作用.随着EC含量的增加,共混物的亲水性增加,PLA/EC的降解速度增加.     

ABS增韧PLA生物降解材料的制备与性能研究

采用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)弹性体对聚乳酸(PLA)进行熔融共混改性,制备出具有一定韧性的PLA/ABS生物降解材料,并研究了该共混体系的热性能、力学性能和生物降解性能。结果表明:ABS弹性体的加入降低了PLA/ABS共混材料的玻璃化转变温度、冷结晶温度和熔点,提高了共混材料的高温分解温度和断裂伸长率,改善了PLA的热稳定性和韧性。土壤掩埋实验表明,纯PLA和ABS含量为10%的PLA/ABS共混薄片具有良好的生物降解性能。     

熔融共混立构复合聚乳酸的制备及其性能研究

采用微型双螺杆挤出机制备了立构复合聚乳酸(scPLA),并添加聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)对其进行增韧改性。采用X射线衍射(XRD)、差示扫描量热法(DSC)、维卡软化点分析(VST)、拉伸和冲击试验等对其进行了测试。结果表明当左旋聚乳酸和右旋聚乳酸比例为1∶1时,能够形成完全的立构复合(SC)晶体结构,不含有同质结晶(HC)晶体结构,且结晶度最高;熔点高达230℃,比聚乳酸均聚物提高了50℃;维卡软化温度高达174. 2℃,比聚乳酸均聚物提高了115℃;力学性能也有了一定提升,但是仍然发生脆性断裂。加入PBAT进行增韧后,样品的韧性得到较大改善,发生塑性变形,屈服强度为68. 6 MPa,断裂伸长率达到9. 8%,冲击强度提高到36. 5 k J/m^2,且断裂强度(77. 7 MPa)没有损失。     

聚乳酸形状记忆发泡材料制备与形状记忆性能研究

利用超临界CO₂间歇性降压法,制备一系列不同微观结构的聚乳酸(PLA)发泡材料,并探究环境温度、保压压强对PLA发泡材料微观形貌、孔隙率、泡孔尺寸的影响,并分析PLA发泡材料的形状记忆性能。结果表明：制备的PLA发泡材料具有结构可调控、形状记忆性能良好等特点。当保压压强为17.24 MPa,环境温度为140℃,PLA发泡材料具有较大膨胀率,且泡孔形貌均匀,具有良好形状记忆性能。低于20℃的变形温度下,PLA发泡材料的形状记忆固定率与回复率较好,其形状记忆回复率达到90%以上。     

聚乳酸/碳纤维复合材料的3D打印线丝制备及其性能研究

本研究用高混机充分混合碳纤维(CF)和聚乳酸(PLA),再通过单螺杆挤出机制备出聚乳酸/碳纤维(PLA/CF)复合材料线丝,并成功地制备3D打印试样。通过测试PLA/CF复合材料线丝的力学性能,热性能,断面形态,发现PLA/CF复合材料线丝的耐热性高于纯PLA线丝,并且CF含量为1%的复合材料线丝的断裂强度可达70 MPa,高于纯PLA线丝的断裂强度,证明CF对PLA本体有增强效果。但随CF含量增加,断裂强度却有一定程度的下降,这可能是高含量CF的分散和复合材料的界面等因素影响的结果。     

冷结晶温度对注塑成型聚乳酸热性能的影响

采用DSC、DMA和WAXD研究了冷结晶温度对注塑成型聚乳酸(PLA)热性能、动态黏弹性及微观结构的影响。结果表明:冷结晶之后,PLA的耐热性能和结晶度有了大幅度提高,且随冷结晶温度的升高而增加;在玻璃化转变温度以上,PLA试样仍然具有较好的弹性和黏性。WAXD结果表明:随冷结晶温度的改变,PLA试样可以得到α'晶和α晶。     

改性淀粉/聚乳酸复合材料的制备与性能表征

采用接枝共聚-共混法制备了丙烯酸接枝淀粉/聚乳酸复合材料。通过拉伸强度测试、红外光谱、X射线衍射以及扫描电镜等对共混物进行分析,研究了复合材料的力学性能、结晶性、吸水性以及降解性能。结果表明,相对于未改性的淀粉/聚乳酸材料,经过接枝丙烯酸的淀粉/聚乳酸复合材料拉伸强度提高,结晶度减小,吸水性增加。SEM分析表明,经丙烯酸接枝改性后的淀粉与聚乳酸之间的相容性有较大提高,降解速率变缓。     

聚乳酸纤维抗菌织物

选用14.6 tex的聚乳酸纱线作为原料,用ASS3000单纱机对纱线进行上浆,SV111型剑杆自动织样机织造聚乳酸纤维平纹织物,采用Na2CO3碱液退浆法对织物进行退浆,H2O2对织物进行漂白,经热定形处理后,使用SCJ-939固着剂和CYK-302无机载银抗菌剂对织物进行抗菌整理,开发出聚乳酸纤维抗菌织物。对抗菌整理前后的聚乳酸织物的服用性能和抗菌性能进行了测试分析,研究证明:开发的聚乳酸纤维抗菌织物具有良好的服用性能和抗菌性能。     

聚乳酸/纤维素纳米晶复合材料的制备与性能研究

研究了添加表面活性剂十二烷基三甲基氯化铵(DTAC)前后,纤维素纳米晶(CNC)在水体系中的分散,并采用溶液浇注法制备了聚乳酸(PLA)/CNC纳米复合材料。结果表明,有效减少了DTAC处理后的CNC(mCNC) 的团聚现象,PLA与mCNC间的相容性增强,并通过氢键产生较强的界面相互作用;mCNC能促进PLA的异相成核,提高复合材料的结晶度;mCNC的含量为2 %（质量分数,下同）时,PLA的拉伸强度提高了70.7 %,但断裂伸长率有所下降。     

PBS/黄连素抗菌高分子材料性能

将可降解高分子材料聚丁二酸丁二醇酯(PBS)和黄连素(Berberine)共混,制备了PBS/黄连素复合抗菌材料,并对其力学性能、结晶性能、亲水性能、热性能、抗菌性能及生物降解性能进行了分析。结果表明,当黄连素的添加比例为5%时,与纯PBS相比,复合材料的拉伸强度基本不变,结晶能力增大,疏水性增强,热稳定性增加。抗菌性能测试结果表明,随着黄连素含量不断增加,复合材料的抗菌能力逐渐提升。含有5%黄连素的复合材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制作用均能达到91%以上。使用角质酶降解12 h后,含有5%黄连素的复合材料具有较高的降解率,接近95%,与纯PBS的降解率相差较小。因此,黄连素在提高材料抗菌性能的同时,不影响其降解性能。