竹纖維增強聚乳酸基復合材料的界面增容及特征.pdf

1、聚乳酸(PLA)是一種以可再生植物資源為原料、經(jīng)化學合成的生物可降解聚合物，與其他降解材料相比，具有高強度、熱塑性、疏水性、成型加工容易等優(yōu)點。但是聚乳酸價格昂貴，一般應用于高價值領(lǐng)域，限制了其在更多領(lǐng)域的應用。本文以聚乳酸和竹材加工廢棄物竹纖維為研究對象，綜合聚乳酸的高性能和竹纖維的低成本優(yōu)點，制備了聚乳酸/竹纖維復合材料(PLA/BF)，以期開發(fā)一種能夠部分替代石油基聚合物的新型生物可降解材料。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　

2、 (1)基于通用旋轉(zhuǎn)組合試驗設計的PLA/BF復合材料力學性能及優(yōu)化研究
　　 構(gòu)建了以PLA/BF復合材料的拉伸強度(TS)、彎曲強度(FS)、沖擊強度(IS)為因變量，以PLA/BF混合比例、竹纖維粒徑、熱模壓溫度、熱模壓時間為自變量的3個四元二次數(shù)學模型，研究了各個因素對PLA/BF復合材料力學性能的影響。
　　 主因素分析顯示，PLA/BF混合比例對TS、FS、IS影響最大，竹纖維粒徑對TS、FS、IS影響最小。

3、溫度、時間2因素的交互項對TS、FS影響顯著；PLA/BF混合比例、竹纖維粒徑2因素的交互項對IS影響顯著。確定了PLA/BF復合材料的最佳熱模壓成型工藝參數(shù)。
　　 (2)竹纖維堿處理及其增強PLA基復合材料性能表征
　　 以0.30mol/L NaOH溶液處理的竹纖維為增強材料，與PLA熔融共混制備PLA/BF復合材料，通過比較纖維微觀形態(tài)、比表面積、化學成分、材料力學性能、熱學性能，探討了堿處理時間對復合材料性能的

4、影響。
　　 掃描電鏡觀察顯示，隨著堿處理時間的延長，竹纖維表面逐漸絲光化；紅外光譜(FT-IR)結(jié)果顯示，經(jīng)過堿處理后的竹纖維中羥基吸收峰減弱；比表面積測試表明，經(jīng)過堿處理的竹纖維比表面積顯著增加，在3.0 h處達到最大值376.92 m2/g；竹纖維重量損失率隨著堿處理時間的延長穩(wěn)步上升，半纖維素、纖維素、木質(zhì)素含量發(fā)生了顯著變化；DSC分析顯示，經(jīng)過堿處理的竹纖維熱學性能發(fā)生了顯著變化。竹纖維經(jīng)過3.0 h堿處理，復合材料

5、有較佳的力學性能。復合材料DSC測試表明：經(jīng)過3h堿處理的竹纖維，PLA基體的結(jié)晶度提高到10.70％，熔融焓提高到20.01 J/g。
　　 (3)馬來酸酐增容PLA/BF復合材料性能表征
　　 以PLA為基體，以經(jīng)過0.30mol/L NaOH處理3.0 h的竹纖維為增強體，添加不同含量馬來酸酐(MAH)制備PLA/BF復合材料，通過比較化學基團變化、熔體流動速率(MFR)、材料力學性能、熱學性能，探討了馬來酸酐對復

6、合材料性能的影響。
　　 共混物的MFR隨著MAH的加入顯著提高。FT-IR分析結(jié)果顯示，添加1.0％MAH的PLA/BF復合材料的化學組分發(fā)生了顯著變化。拉伸性能測試表明：當MAH含量為1.0％時，有較佳的拉伸強度和斷裂伸長率(47.60MPa、6.22％)。彎曲性能測試表明，共混物添加0.5％MAH使得彎曲強度下降而彎曲模量得到提高，隨著MAH添加量的增加，彎曲強度和彎曲模量均逐漸降低。復合材料DSC測試表明，添加0.5％M