BF-PCL-PLA復合材料制備及性能研究.pdf

1、植物纖維增強生物可降解木塑復合材料是近年來引起諸多關注的一種新型綠色環(huán)保材料。特別是以聚乳酸(PLA)、聚己內酯(PCL)等為基材的復合材料尤為突出。然而單純以PCL和PLA一種為基材的木塑復合材料存在一定性能缺陷:PLA基復合材料質脆、熱穩(wěn)定性不佳;PCL基復合材料剛性不強熔點過低。但是PLA強度大，相對熔點較高;PCL韌性極佳，熱穩(wěn)定性好。從性能互補的角度出發(fā)，本文制備了PCL/PLA共混基體，并以竹纖維作為增強材料，制備竹纖維/聚

2、己內酯/聚乳酸(BF/PCL/PLA)復合材料。依次討論PCL與PLA的共混特性、BF/PCL復合材料制備及性能和BF/PCL/PLA三元復合材料的制備及性能。
　　(1)隨著BF質量分數的增加，BF/PCL復合材料的力學性能呈現先增長后降低的趨勢。當BF質量分數為40％時復合材料的力學性能最優(yōu)，拉伸強度、沖擊強度和斷裂伸長率分別達到最大值12.01Mpa、12.73 KJ/m2和6.25％。復合材料熱穩(wěn)定性分析表明，BF和PCL

3、二者分別主導了不同的熱解階段，并對彼此的熱解有抑制作用。復合材料熔融結晶分析表示，BF降低了PCL的熔融溫度和結晶度，但結晶溫度有所增長，但BF質量分數對PCL的熔融溫度、結晶溫度影響不大，同時PCL結晶度與BF質量分數變化趨勢相反。BF質量分數不超過40％時，對BF增強PCL復合材料72 h吸水率影響不明顯，BF質量分數超過40％復合材料吸水率急速增加。綜上，當BF質量分數為40％時復合材料性能最佳。
　　當KH560用量為BF

4、絕干重量的1％時，復合材料力學性能最佳。拉伸、沖擊強度和斷裂伸長率分別達到14.02 Mpa，14.64 KJ/m2和6.78％。成型溫度對復合材料的力學性能影響顯著。成型溫度為90℃時BF/PCL復合材料拉伸、沖擊強度及斷裂伸長率達到最大值14.21Mpa、15.02KJ/m2和7.21％。
　　(2)隨著PCL質量分數的增加，PCL/PLA復合材料的拉伸強度呈現出下降趨勢，而拉伸斷裂伸長率和沖擊強度則先增大后減小。PCL質量分

5、數為50％時，PCL/PLA復合材料拉伸斷裂伸長率和沖擊強度分別達到最大值11.2％和6.4 MPa。PCL提高了復合材料的熱解溫度，減緩了熱解速率;PLA則提高了復合材料燃燒后成炭率。相對于PCL而言，PCL/PLA復合材料玻璃態(tài)轉化溫度和熔融溫度均明顯升高;相對于PLA而言，PCL改善了PLA結晶能力，結晶度增大。PCL/PLA復合材料接觸角相比于PCL和PLA均有所增大，PCL質量分數為40％和50％時復合材料接觸角分別達到了91

6、.7°和93.2°，水潤濕性能不同程度的降低。
　　(3)BF/PCL/PLA復合材料力學性能隨著BF質量分數的增加呈現先增加后減小的趨勢。當BF質量分數為40％時，復合材料力學性能最優(yōu)，拉伸、沖擊強度和斷裂伸長率分別為12.68 Mpa，11.26 KJ/m2和5.2％。與BF/PCL復合材料比較，BF/PCL/PLA復合材料在一定程度上體現出了PLA特性。熱穩(wěn)定性實驗表明，BF延緩了PCL、PLA的受熱降解過程。復合材料熔融結

7、晶分析表示，BF降低了復合基材中PCL相的熔點和結晶焓，但提高了結晶溫度，與BF/PCL復合材料變化趨勢相同。同時BF影響了PLA的結晶性能，對熔點影響不大。受BF質量分數及其與基材的結合程度的共同影響，BF質量分數為30％和40％時吸水率較小。
　　在KH560作用下，BF/PCL/PLA復合材料的力學性能有所改善，尤其是沖擊強度。當KH560用量為BF絕干重量的1％時，復合材料力學性能最佳，拉伸、沖擊強度和斷裂伸長率分別達到1