偶联剂对PLA/PBAT/WF复合材料3D打印性能的影响

以聚乳酸（PLA）和聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯（PBAT）为基体,杨木粉（WF）为填充增强材料,使用混炼机熔融共混制备PLA/PBAT/WF复合材料,采用熔融沉积成型（FDM）技术制备标准实验试样,通过扫描电子显微镜、红外光谱分析、旋转流变测试以及力学试验等方法,研究不同含量的硅烷偶联剂KH550对PLA/PBAT共混物以及PLA/PBAT/WF的相容性、流变性及力学性能的影响。结果表明,在偶联剂用量为3 %（质量分数,下同）时,拉伸强度提高了136 %;偶联剂KH550与 PLA和PBAT共价键偶联生成接枝聚合物,二者相容性得到提高;同时偶联剂与WF表面羟基发生缩聚反应有效的改善了其与PLA/PBAT的基体相容性,PLA/PBAT/WF复合材料的FDM的制件力学性能得到较大提升;复合材料的黏度随偶联剂含量的增加呈下降的趋势,含量为3 %时线材的综合打印性能及制品质量最佳。     

PLA协同纳米CaCO3增韧PP的研究

通过熔融共混制得聚丙烯/聚乳酸/纳米碳酸钙（PP/PLA/CaCO3）复合材料,考察了PLA和纳米CaCO3对复合材料力学性能、热性能、流变性能与结晶形态的影响及其作用机理。结果表明,复合材料中形成连续空间网络结构的PLA有助于改善PP的性能,PLA含量为20 %（质量分数,下同）时复合材料综合力学性能最佳;与纯PP相比,加入PLA后的复合材料拉伸强度和冲击强度分别提高5.1 %和54.4 %,断裂伸长率降低62.5 %;纳米CaCO3通过“滚珠增韧”和“异相成核”作用明显改善复合材料力学性能,纳米CaCO3含量15 %时产生的晶粒细化作用效果最为显著,复合材料综合力学性能达到最佳,拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度分别比未添加CaCO3时提升了15.2 %、2.7 %和5.6 %。     

聚乳酸/改性刨花板木粉木塑复合材料的力学性能研究

采用氢氧化钠(NaOH)、过氧化氢（H2O2）、异氰酸酯(IPDI)等不同改性剂对刨花板木粉进行化学改性处理,将改性后的刨花板木粉（PBF）与聚乳酸(PLA)基体通过熔融挤出共混,制备出PLA/PBF 木塑复合材料,研究了刨花板木粉改性处理方法和含量对木塑复合材料力学性能的影响。结果表明,刨花板木粉经NaOH+H2O2或NaOH+IPDI处理后,能显著改善木粉与基体间的界面相容性,提高木塑复合材料的力学性能;经NaOH+H2O2处理后,PBF含量为20 %（质量分数,下同）的PLA /PBF木塑复合材料的弯曲强度相比于未处理的增加了21.63 %,达到118.5 MPa;拉伸强度增加了19.53 %,达到101.0 MPa;采用NaOH+H2O2改性处理的、PBF含量为20 %的PLA/PBF木塑复合材料具有更好的力学性能。     

MCC对PLA/PPC复合材料力学性能与热稳定性的影响

以微晶纤维素(MCC)作为改性剂,马来酸酐接枝聚乳酸(PLA g MAH)为界面相容剂,聚乳酸(PLA)、聚碳酸亚丙酯(PPC)为基体,通过熔融共混法制得PLA/PPC/MCC三元复合材料。采用控温拉伸、动态热分析、扫描电子显微镜以及热失重分析等方法研究了MCC对PLA/PPC的力学性能和热稳定性。结果表明,PLA/PPC/MCC三元复合材料的拉伸强度提高了12.7 %,玻璃化转变温度（Tg）提高了9.8 ℃;PLA g MAH的加入可以改善PLA/PPC/MCC三元复合材料的界面性质,从而提高力学性能和热稳定性;当PLA g MAH的添加量为5 %（质量分数,下同）时,三元复合材料在常温下的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别提高了53.7 %、43.1 %和18.5 %;在60 ℃下三元复合材料的断裂强度提高了80 %;热降解温度以及最大失重温度与PLA/PPC相比分别提高了25.31 ℃和61.83 ℃。     

三种植物纤维填充聚乳酸复合材料性能对比

为充分利用农作物植物资源,以稻秸秆、麦秸秆、稻壳三种植物纤维为填充相,聚乳酸(PLA)为基体,制备了PLA/植物纤维复合材料。对三种植物纤维的成分进行了对比分析,并对制备的复合材料的力学性能和吸水性能进行了比较,分析了三种复合材料的热重曲线、差示扫描量热曲线与红外光谱,并用扫描电子显微镜观察了复合材料的断面微观结构。结果表明,三种植物纤维材料中稻秸秆的纤维素与半纤维素总含量最高,稻秸秆制备的PLA复合材料力学性能与界面结合性最好,其弯曲强度为28 MPa,分别比麦秸秆和稻壳制备的PLA复合材料高75%和47%;PLA/稻壳复合材料的吸水率最小,比PLA/稻秸秆和PLA/麦秸秆分别小10%与25%;三种植物纤维改性PLA复合材料的热分解曲线基本相同,PLA/稻壳复合材料的热稳定性相对最好。     

羟丙甲纤维素增韧聚乳酸复合材料的制备及性能研究

选用羟丙甲纤维素（HMC）对聚乳酸（PLA）进行增韧改性,采用共混法制备了PLA/HMC复合材料,并对其流变性能、力学性能和结晶性能进行了系统分析。结果表明,PLA/HMC复合材料的表观黏度随剪切速率、温度和HMC含量的增加呈现逐渐下降的趋势;HMC在PLA基体中能够均匀分散,且PLA与HMC之间具有较好的相容性;PLA/HMC复合材料的断裂伸长率和冲击强度均在HMC含量为10 %（质量分数,下同）时达到最大值,HMC对PLA起到了增韧的效果;而PLA/HMC复合材料的拉伸强度则随着HMC含量的增加而逐渐下降;HMC降低了PLA/HMC复合材料的结晶性能,复合材料的熔点和结晶度均随着HMC含量的增加而逐渐下降。     

聚乙二醇对聚乳酸/淀粉纳米晶复合材料性能的影响

以聚乳酸（PLA）和淀粉纳米晶（SNC）为主要原料,聚乙二醇（PEG）为增塑剂,采用溶剂蒸发法制备PLA/SNC和PLA/SNC/PEG复合材料,通过差示扫描量热仪（DSC）、热台偏光显微镜（PLM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等研究了PEG对复合材料结晶行为、力学性能及界面相容性的影响。结果表明,PEG能够与SNC协同促进PLA结晶,使PLA/SNC/PEG复合材料的结晶速率明显提高;PEG的添加未改变PLA/SNC复合材料的结晶结构;随着PEG含量的增加,PLA/4%（质量分数,下同）SNC复合材料的拉伸强度先升高后下降,断裂伸长率不断提高;当PEG含量为2%时,PLA/4%SNC/2%PEG复合材料的力学性能最佳,拉伸强度为47.86 MPa,断裂伸长率为10.20%,PLA与SNC间界面相容性得到改善。     

原位聚合法制备聚乳酸/滑石粉复合材料

用硅烷偶联剂对超细滑石粉（Talc）改性后,采用原位聚合法制备出不同质量分数的聚乳酸/滑石粉（PLA/Talc）复合材料,并采用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、核磁共振波谱仪（NMR）、热失重分析仪（TG）、偏光显微镜（POM）等方法对复合材料进行表征。结果表明,Talc粒子在复合材料中均匀分散;PLA/含量3 %Talc的复合材料的拉伸强度、冲击强度分别比纯PLA增加了102.56 %和47.83 %,复合材料的热稳定性也明显提高;Talc促进了PLA结晶性能,在一定程度上提高其力学性能,复合材料降解速率比于纯PLA明显加快。     

埃洛石增强聚乳酸复合材料的力学性能及热稳定性能研究

通过共混的方法制备了聚乳酸（PLA）和埃洛石（HNT）复合材料,并研究了HNT添加量对PLA/HNT复合材料的力学性能、热性能及微观形貌的影响。结果表明,HNT对PLA具有显著的增强效果,PLA/HNT复合材料的力学性能有很大的提高,且在HNT用量为8 %时达到最佳的力学性能;但是,HNT的加入使PLA/HNT复合材料的断裂伸长率和冲击强度均有所下降;此外,HNT的加入提高了复合材料的相对结晶度和熔融温度,同时PLA/HNT复合材料的热稳定性也得到了较大的提高;PLA/HNT复合材料的断面形貌显示,复合材料的断面形貌逐渐从粗糙变得平整,复合材料从韧性断裂逐渐转变为脆性断裂。     

石墨烯增强聚乳酸力学性能及其发泡行为研究

以熔融共混的方法制备了具有不同纳米填料含量的聚乳酸/石墨烯纳米片（PLA/GNP）复合材料,利用超临界CO₂（Sc?CO₂）辅助釜压发泡的方式,进而制备了PLA/GNP复合泡沫,采用扫描电子显微镜和旋转流变仪等对复合材料的微观形貌、力学性能、流变行为和发泡性能进行了表征,探讨了GNP对发泡行为的作用机理。结果表明,GNP在PLA基体中的分散情况较好,与纯PLA相比,GNP含量为3 %（质量分数,下同）的复合材料的强度与刚度提高了近20 %;随着GNP含量的逐渐提高,PLA分子链运动时受到的限制加大,对熔体黏弹性产生了明显的增强作用,有利于PLA发泡能力的提升;由于GNP的异相成核作用,获得的PLA/GNP复合泡沫具有30倍以上的发泡倍率,泡沫的压缩强度和模量分别提升了2.5和7倍。     

中空玻璃微珠填充聚氨酯发泡材料的吸声性能与动态力学性能研究

以聚氨酯（PU）为基体、磷酸三甲酚酯（TCP）为增塑剂、中空玻璃微珠（HGB）和偶氮二甲酰胺（AC发泡剂）为填料,采用熔融共混法制备了软质PU/TCP、PU/TCP/HGB、PU/TCP/HGB/AC材料,研究了增塑剂TCP、填料HGB和AC发泡剂的含量对PU材料的吸声性能和动态力学性能的影响。结果表明,在一定范围内,增塑剂TCP、填料HGB和AC发泡剂的加入显著提升了复合材料的吸声性能,当TCP含量为25 %（质量分数,下同）、HGB含量为10 %、AC含量为2 %时,材料的吸声性能最佳,平均吸声系数达到0.29,且频率为1 714 Hz时吸声系数最大,为0.55;以半峰宽衡量材料的吸声频率宽度,发现在一定范围内增塑剂TCP、填料HGB和AC发泡剂对半峰宽的长度分别有减少、增加的作用,为制备轻质宽频吸声材料提供了实验依据;对PU/TCP、PU/TCP/HGB材料的动态力学性能分析进一步验证了选用25 % TCP和10 % HGB配比对材料整体性能调控的合理性。     

Toughening of polylactide via in situ formation of polyurethane crosslinked elastomer during reactive blending

Polylactide (PLA)/polyurethane (PU) composites were prepared by reactive blending method with in situ formation of PU particles via the reaction between polyester polyol (PPG) and toluene‐2,4‐diisocyanate (TDI). The interfacial compatibility and adhesion between the PLA and PU phases were greatly improved by the reaction of the terminal hydroxyl groups of PLA and N?C?O groups of TDI forming graft copolymer, as confirmed by FTIR spectroscopy. The elongation at break and notch impact strength of PLA/PU composites increased considerably with increasing PU content, and the tensile strength of PLA/PU composites decreased slightly compared with that of pure PLA. Upon addition of 12 wt % PU, the elongation at break and notch impact strength increased to 175.17% and 10.96 kJ/m², respectively, about 27 times and 5.4 times greater than the corresponding values for the pure PLA. The tensile strength decreased only slightly to 48.65 MPa. The excellent interfacial adhesion, the dispersed PU elastomeric particles acting as stress concentration areas, and the triggering of large matrix shear yield as well as many fibrils by internal cavitation were the main mechanical toughening mechanisms. © 2016 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2017 , 134 , 44383.     

膨胀型阻燃剂/二乙基次磷酸铝阻燃改性不饱和树脂基复合材料

采用密胺包覆聚磷酸铵（APP）、季戊四醇（PER）和三聚氰胺（MEL）作为膨胀型阻燃剂（IFR）对不饱和树脂（UP）进行改性,研究了APP、PER和MEL不同复配比例及用量对不饱和树脂基复合材料阻燃性能和力学性能的影响。基于IFR最佳用量,以二乙基次磷酸铝（ADP）为协效剂,研究了ADP用量对IFR/UP阻燃复合材料阻燃性能、力学性能及热稳定性的影响。结果表明,当APP∶PER∶MEL复配比例为4∶1∶1,IFR添加量为15 %（质量分数,下同）时,复合材料综合性能最佳,其极限氧指数为27.4 %,UL 94垂直燃烧达到V?1等级,弯曲强度和冲击韧性分别为100.3 MPa和6.3 kJ/m²;ADP的引入能够进一步提高IFR/UP复合材料阻燃性能,且随着ADP质量分数的增加而增强;当ADP质量分数为2 %时,IFR?ADP/UP复合材料极限氧指数为28.5 %并达到V?0阻燃等级,弯曲强度和冲击韧性分别为110 MPa和7.8 kJ/m²,与IFR/UP复合材料相比,分别提高了9.7 %和23.8 %;ADP能够促进IFR/UP复合材料表面成炭,缓解基体的热降解。     

改性TPS对PPC基复合材料流变、微观形貌和力学性能的影响

分别以无水醋酸锌（ZA）和酒石酸（TA）作为热塑性淀粉（TPS）的改性剂,通过熔融共混法制备了改性TPS及聚甲基乙撑碳酸酯（PPC）/改性TPS复合材料,并采用旋转流变仪、傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、热重分析仪、差示扫描量热仪等分析表征了改性TPS对复合材料流变行为、微观形貌和力学性能的影响。结果表明,与ZA相比,TA更能促进TPS在PPC基体相中分散,较低含量TA改性TPS（TPS-TA）的加入使复合材料的力学性能提高;添加10 %（质量分数,下同）TPS-TA的复合材料综合性能最佳,其拉伸强度比纯PPC提高了2.41 MPa、5 %质量损失温度（T_{5 %}）提高了31.7 ℃ 。     

赤泥对聚乳酸热性能、力学性能和发泡行为的影响研究

通过熔融共混法制备了二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）改性的聚乳酸/赤泥（PLA/RM）复合材料,并利用超临界CO₂固相发泡法对复合材料进行发泡,采用差示扫描量热仪、万能试验机和固相发泡法对复合材料的结晶行为、力学性能和发泡行为进行了研究。结果表明,RM对PLA具有促进结晶的效果,结晶度由5.34 %提高至13.89 %;RM含量对材料的泡孔参数具有明显控制作用;当加入5 %（质量分数,下同）的RM时,发泡材料的泡孔密度降低至1.82×10⁷ 个/cm³,发泡倍率达到2.25倍,当RM为3 %时添加MDI时,泡孔密度由3.28×10⁷个/cm³提高到12.46×10⁷个/cm³,发泡倍率由2.26倍提高到12.40倍;RM和MDI协同作用对PLA泡沫的泡孔形态和力学性能具有显著的调控作用。     

机械力改性芦苇纤维及其对聚乳酸复合材料的阻燃性能研究

采用机械力化学法对芦苇纤维（RF）进行磷酰化改性,并将改性后的磷酰化芦苇纤维（MPRF）与聚乳酸（PLA）共混制备复合材料,研究了MPRF对复合材料热稳定性、阻燃性、燃烧性能以及力学性能的影响。结果表明,磷元素成功接枝到芦苇纤维表面,800 ℃时的残余质量增加;随着MPRF添加量的提高,PLA复合材料的阻燃性能随着MPRF的加入而逐渐增加,当MPRF添加量为40 %（质量分数,下同）时,其弯曲强度和拉伸强度可达266.9 MPa和44.7 MPa,极限氧指数为24.6 %;最大热释放峰值下降到366.9 kW/m²,与PLA相比下降了39.3 %,有效降低复合材料的火灾危险性。