改性木質(zhì)纖維素-聚乳酸復(fù)合材料性能研究.pdf

1、聚乳酸是一種由乳酸縮聚或丙交酯開環(huán)聚合而成的熱塑性脂肪族聚酯，具有良好的生物相容性和降解性，在被生物降解吸收后，最終以水和二氧化碳的形式作為產(chǎn)物存在，不會對環(huán)境造成污染。雖然聚乳酸有很多優(yōu)點，但它的缺點，如脆性大、抗沖擊性差、親水性差、熱變形溫度低、降解周期難以控制亦限制了它的適用性以及生產(chǎn)能力。為實現(xiàn)PLA機(jī)械性能的改善，通常加入各種填料對PLA進(jìn)行改性。本論文以聚乳酸為基體，木質(zhì)纖維素為增強(qiáng)體，采用熔融共混法制備木質(zhì)纖維素/聚乳酸復(fù)

2、合材料。利用DSC、SEM、DMA及力學(xué)性能測試手段進(jìn)行表征，分別探討了木質(zhì)纖維素表面不同改性方式（堿處理、酸酐處理、超支化聚酯接枝和硅烷偶聯(lián)劑處理）對木質(zhì)纖維素/聚乳酸復(fù)合材料界面形態(tài)，熱性能和力學(xué)性能的影響。
　　本論文研究了兩種木質(zhì)纖維素與聚乳酸的復(fù)合，分別對兩種木質(zhì)纖維素進(jìn)行改性，并對復(fù)合材料整體性能對比分析:
　　(1)粉狀纖維素和聚乳酸進(jìn)行復(fù)合制備粉狀木質(zhì)纖維素/聚乳酸復(fù)合材料(WPF/PLA)。改性后的WPF/

3、PLA的結(jié)晶能力和界面相容性都得到明顯提高。與未改性的WPF/PLA相比，AWPF/PLA和MAWPF/PLA的拉伸強(qiáng)度都提高了35.7％，楊氏模量分別增加了10.2％和22.3％，斷裂伸長率分別提高了76.4％和48.0％，而沖擊強(qiáng)度卻分別降低了10.0％和7.6％。由DMA分析可知，復(fù)合材料MAWPF/PLA儲存模量和損耗模量增加，損耗正切值減小，反應(yīng)了復(fù)合體系力學(xué)性能和相容性的改善。
　　(2)纖維狀木質(zhì)纖維素和聚乳酸進(jìn)行復(fù)

4、合制備纖維狀木質(zhì)纖維素/聚乳酸復(fù)合材料(WF/PLA)。改性后的WF/PLA斷面上的孔洞明顯減少，纖維表面比較光滑;結(jié)晶能力得以改善。與未處理的WF/PLA復(fù)合材料相比，乙酸酐處理、超支化聚酯處理和硅烷偶聯(lián)劑處理的復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度分別提高了2.0％、2.8％和2.7％;沖擊強(qiáng)度分別提高了3.8％、1.4％和13.6％。DMA顯示儲存模量和損耗模量都得到提高，同樣伴隨損耗正切值的減小。硅烷偶聯(lián)劑處理的木質(zhì)纖維在聚乳酸基體中包覆較好，與P

5、LA界面相容性較好，所得到的SAWF/PLA的綜合性能最佳。
　　(3)MAWPF/PLA與SAWF/PLA相比，在熱性能方面，MAWPF/PLA的冷結(jié)晶溫度比SAWF/PLA低3.9％;在力學(xué)性能方面，MAWPF/PLA復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和楊氏模量較SAWF/PLA分別高2.6％和7.1％，而斷裂伸長率和沖擊強(qiáng)度比SAWF/PLA分別低12.5％和8.8％;在動態(tài)力學(xué)方面，MAWPF/PLA比SAWF/PLA的初始儲存模量增加4