碱处理对剑麻纤维增强聚乳酸可降解复合材料性能的影响

发布时间：2019-07-30 19:42

【摘要】：以剑麻纤维(SF)和聚乳酸(PLA)为原料,通过注塑成型工艺制备了剑麻纤维增强聚乳酸可降解复合材料。研究了连续碱处理剑麻纤维(CASF)和未改性处理剑麻纤维(USF)在不同含量时对复合材料力学性能、吸水性及可降解性能的影响。结果表明:剑麻纤维的质量分数会显著影响复合材料的力学性能、吸水性和降解性能。相较于未改性处理剑麻纤维(USF),碱处理剑麻纤维(CASF)可以进一步提高复合材料的力学性能,降低复合材料的吸水率,延缓剑麻纤维增强可降解树脂基复合材料的降解速率,且酶降解法相较于土埋法降解能够显著加快复合材料的降解速率。当剑麻纤维含量为20%时,CASF/PLA复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量相较于纯PLA和USF/PLA分别提高了32.71%、10.08%;19.63%、12.11%;97.33%、12.40%;其冲击强度相较于纯PLA提高了71.19%。
【图文】：

伸强度;(b)拉伸模量;(c)拉伸断裂伸长率。■－未改性处理;◆－连续碱处理。图1碱处理对剑麻纤维增强聚乳酸复合材料拉伸性能的影响图1(c)显示了不同纤维含量对复合材料拉伸断裂伸长率的影响。可知，随剑麻纤维含量的增加，USF/PLA和CASF/PLA复合材料的拉伸断裂伸长率均呈现不断下降趋势。且CASF/PLA复合材料的拉伸断裂伸长率要略微优于USF/PLA。或可能是碱处理剑麻纤维与聚乳酸树脂的界面相容性优于未改性处理的剑麻纤维，使得其在受到载荷时，剑麻纤维能够更加有效的传递拉伸应力，在一定程度上延迟复合材料的断裂时间。图2为未改性处理剑麻纤维和碱处理剑麻纤维与聚乳酸基体的界面结合情况。由图2(a)可知，剑麻纤维断面较为平整，受力断裂时，纤维被整体拔出，说明未改性处理剑麻纤维与树脂基体之间并未形成良好的界面黏结力，增强体作用效果有限。图2(b)显示碱处理的剑麻纤维并没有被直接拔出，而是形成了撕裂状的断面，说明碱处理使得剑麻纤维与基体间获得了良好的界面黏结性能。这也从微观层面上佐证了上述CASF/PLA宏观力学性能优于USF/PLA的实验结果。(a)USF/PLA;(b)ASF/PLA。图2复合材料拉伸断裂微观形貌2.1.2弯曲性能剑麻纤维含量对USF/PLA和CASF/PLA复合材料弯曲强度和模量的影响，如图3所示。由图3(a)可知，复合材料的弯曲强度随纤维含量的增加均呈现先逐渐增大后迅速下降的趋势。当纤维含量为20%时，USF/PLA和CASF/PLA复合材料的弯曲强度均达到最大值，分别为98.43、110.35MPa，相较纯PLA分别提高了6.71%、19.63%。当纤维含量增至25%时，弯曲强度下降到91.24、92.48MPa，此时与纯PLA的弯曲强度92.24MPa相差无几。当纤维含量在一定范围内时，经过碱处理的剑麻纤维在增强效果上明显优于未处理的剑麻纤维，，但当纤维含量过多

伸强度;(b)拉伸模量;(c)拉伸断裂伸长率。■－未改性处理;◆－连续碱处理。图1碱处理对剑麻纤维增强聚乳酸复合材料拉伸性能的影响图1(c)显示了不同纤维含量对复合材料拉伸断裂伸长率的影响。可知，随剑麻纤维含量的增加，USF/PLA和CASF/PLA复合材料的拉伸断裂伸长率均呈现不断下降趋势。且CASF/PLA复合材料的拉伸断裂伸长率要略微优于USF/PLA。或可能是碱处理剑麻纤维与聚乳酸树脂的界面相容性优于未改性处理的剑麻纤维，使得其在受到载荷时，剑麻纤维能够更加有效的传递拉伸应力，在一定程度上延迟复合材料的断裂时间。图2为未改性处理剑麻纤维和碱处理剑麻纤维与聚乳酸基体的界面结合情况。由图2(a)可知，剑麻纤维断面较为平整，受力断裂时，纤维被整体拔出，说明未改性处理剑麻纤维与树脂基体之间并未形成良好的界面黏结力，增强体作用效果有限。图2(b)显示碱处理的剑麻纤维并没有被直接拔出，而是形成了撕裂状的断面，说明碱处理使得剑麻纤维与基体间获得了良好的界面黏结性能。这也从微观层面上佐证了上述CASF/PLA宏观力学性能优于USF/PLA的实验结果。(a)USF/PLA;(b)ASF/PLA。图2复合材料拉伸断裂微观形貌2.1.2弯曲性能剑麻纤维含量对USF/PLA和CASF/PLA复合材料弯曲强度和模量的影响，如图3所示。由图3(a)可知，复合材料的弯曲强度随纤维含量的增加均呈现先逐渐增大后迅速下降的趋势。当纤维含量为20%时，USF/PLA和CASF/PLA复合材料的弯曲强度均达到最大值，分别为98.43、110.35MPa，相较纯PLA分别提高了6.71%、19.63%。当纤维含量增至25%时，弯曲强度下降到91.24、92.48MPa，此时与纯PLA的弯曲强度92.24MPa相差无几。当纤维含量在一定范围内时，经过碱处理的剑麻纤维在增强效果上明显优于未处理的剑麻纤维，但当纤维含量过多
【作者单位】： 天津中德职业技术学院;
【分类号】：TB332

【参考文献】

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【共引文献】

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本文编号：2521108