PLA木塑复合材料性能研究及界面处理分析

发布时间：2020-12-15 21:33

　　以稻壳、竹粉、杨木粉作为聚乳酸(PLA)的增强材料,添加硅烷偶联剂进行界面处理,采用模压成型的方法制备PLA木塑复合材料,研究了纤维的种类与含量以及偶联剂对PLA木塑复合材料力学性能和吸水性能的影响,并采用体式显微镜对其形貌和结构进行了表征。结果表明,杨木粉对PLA复合材料的增强效果最好;杨木粉、稻壳、竹粉质量分数为30%时,PLA木塑复合材料的拉伸强度最大,分别为16.26,11.27,14.17 MPa,杨木粉质量分数为30%时PLA木塑复合材料的冲击强度最大,为4.44 kJ/m~2,随着复合材料中木粉含量的增加,其吸水率呈上升趋势;添加硅烷偶联剂改性使PLA/竹粉复合材料的拉伸强度最大提高了119.74%,冲击强度最大提高了86.52%,改性后的木塑复合材料各组分较为均匀、空洞和缺陷较少。 

【文章来源】：工程塑料应用. 2020年02期 北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

木塑复合材料的制备工艺

图2是不同植物纤维含量的PLA木塑复合材料的拉伸强度。由图2可知,随着木粉填充量的逐渐升高,复合材料的拉伸强度整体呈现先升高后下降再稍有回升的趋势,其中PLA/杨木粉复合材料拉伸强度最优,当杨木粉质量分数为30%时,复合材料的拉伸强度最大,最大值为16.26 MPa,其次是PLA/竹粉复合材料,最后是PLA/稻壳粉复合材料。由于PLA属于断裂伸长率低的脆性材料,当木粉填充量较少时,木纤维对复合材料的塑性增强作用很小从而使复合材料更多表现为PLA的脆性,导致复合材料的拉伸强度较差;当木粉含量增加到一定程度时,粉末均匀地分散在塑料中,并且粉末彼此接触,引起交叉甚至缠绕,纤维之间相互约束[12],使得复合材料能够承受的拉力大幅度增加,很好地增强了复合材料的塑性,材料表现为较大的拉伸强度;当木粉含量进一步增强时,纤维和PLA的接触面积以及缠绕程度增加不大,木粉含量不再是主要影响因素,拉伸强度趋于平稳。由于杨木粉与PLA之间交叉缠绕更加牢固,从而使得PLA/杨木粉复合材料的拉伸强度优于其它两种复合材料,且在含量为30%时最优。(2)冲击强度。

图3是不同植物纤维种类和含量的PLA木塑复合材料的冲击强度。由图3可知,随着木粉含量逐渐升高,复合材料的冲击强度表现为先上升后下降的趋势,PLA/杨木粉复合材料冲击强度优于其它两种复合材料,其中当杨木粉质量分数为30%时,复合材料的冲击强度最大,其值为4.44 kJ/m2。这可能是由于木粉含量过低时,对PLA复合材料韧性改善较小,更多表现出PLA高分子材料的脆性;当木粉含量再增加,木纤维与PLA相互交叉缠绕相互制约,很好地增强了复合材料的韧性;而当木粉含量进一步增加,过高的木粉填充到PLA中将形成团聚现象,造成应力集中,导致材料变脆而易断裂。当PLA/杨木粉的配比为7∶3时,复合材料的结合度和结晶度较好,内部结合稳固,从而使复合材料获得较大的冲击强度。(3)吸水性能。

【参考文献】：
期刊论文
[1]探究木塑复合材料的力学性能[J]. 陈康,李亚儒.  山东化工. 2018(16)
[2]聚氯乙烯/秸秆粉木塑复合材料的性能研究[J]. 王博闻,路琴.  中国塑料. 2017(09)
[3]稻壳—木塑复合材料建筑模板发展及前景[J]. 戚豹.  塑料工业. 2016(09)
[4]成型方式对不同木塑复合体系的性能影响研究[J]. 朱娴,刘芹,包玉衡,雷文.  高分子通报. 2016(01)
[5]木粉的酯化处理对木塑复合材料性能的影响[J]. 周亚巍,宁莉萍,杨永前,王燕高,逯新辉,陈琦.  材料科学与工程学报. 2014(04)
[6]木粉/聚乳酸可降解复合材料性能研究[J]. 宋丽贤,姚妮娜,宋英泽,丁涌,杨松.  功能材料. 2014(05)
[7]聚乳酸/木粉复合材料的制备与力学性能研究[J]. 陈良壁,温荣伟,林权,刘瑞来.  塑料科技. 2012(11)
[8]竹粉含量对竹塑复合材料性能的影响[J]. 葛正浩,陈伟博,元庆凯,袁泥娟,田普建.  塑料. 2012(02)
[9]可用于木塑复合材料的木粉、植物秸秆、果壳[J]. 沈凡成,贾润礼.  塑料制造. 2009(12)

硕士论文
[1]秸秆粉/聚乳酸木塑复合材料的制备及改性研究[D]. 司丹鸽.陕西科技大学 2017
[2]聚乳酸/木粉复合材料结晶行为研究[D]. 吴文迪.长春工业大学 2017



本文编号：2918934