PLA/MCC复合材料的制备及其性能
发布时间：2020-12-28 04:39
以水稻秸秆经碱解、酸解得到的微晶纤维素(MCC)作为聚乳酸(PLA)的改性材料,通过溶液共混、流延成膜制备了PLA/MCC复合膜,采用傅里叶变换红外光谱仪、差示扫描量热仪、扫描电子显微镜等对其性能进行了表征。结果表明:水稻秸秆中木质素、半纤维素等杂质大部分被有效除去,当NaOH质量分数为5%时,去除率最大,MCC成功制备;当MCC质量分数为8.3%时,可以最大程度改善PLA/MCC复合膜的拉伸性能,MCC与PLA结合最好,而MCC的加入会使复合膜的热稳定性有所降低。
【文章来源】：合成树脂及塑料. 2020年02期 北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
NaOH用量对水稻秸秆纤维素收率的影响
从图2可以看出:3 398 cm-1处的强吸收峰是纤维素和半纤维素等物质中—OH所形成的缔合氢键,MCC中此峰减弱,说明半纤维素被除去,因为半纤维素较纤维素更易水解;2 919 cm-1处是—CH3和—CH2—的伸缩振动峰;2 300 cm-1处是空气中二氧化碳的累积双键O=C=O的伸缩振动峰;1 750 cm-1处是酮、酯类物质的—C=O形成的弱吸收峰,MCC在此处没有吸收峰,说明化学处理法除去了这些物质;1 600,1 502 cm-1处是苯环中C=C骨架振动峰,MCC在1 600 cm-1处吸收峰明显减弱,1 502 cm-1处吸收峰消失,而苯环主要存在于木质素中,说明水稻秸秆中的木质素基本被除去;1 374 cm-1处是—CH的弯曲振动峰;1 060 cm-1处是C—O的伸缩振动峰,纤维素、半纤维素、木质素中都含有C—O,此峰的减弱说明半纤维素被除去;900 cm-1处的吸收峰是由C—O—C形成的;669 cm-1处对应的可能是C—O—H的面外弯曲振动峰。由此说明,水稻秸秆经过化学处理后,木质素、半纤维素等杂质大部分已经被除去,得到的MCC纯度较高。2.3 PLA/MCC复合膜的力学性能分析
从图3可以看出:随着MCC含量的增加,PLA/MCC复合膜的拉伸强度以及断裂标称应变大体上都呈先下降再上升再下降的趋势。试样F1[w(MCC)=2.9%]的拉伸强度和断裂标称应变低于纯PLA,可能因为MCC添加量较少时,与PLA之间形成的网状结构较为疏松,且PLA与MCC的界面黏结性较弱,导致其力学性能较差;试样F4[w(MCC)=8.3%]的拉伸强度和断裂标称应变最大,分别为17.75 MPa,2.0%,较纯PLA薄膜提升了14.5%,25%;当MCC质量分数超过8.3%后,薄膜的拉伸强度和断裂标称应变开始下降。主要是因为MCC是由纤维素经过稀酸水解至极限聚合度的产物,颗粒尺寸极小,MCC具有很高的活性和很大的比表面积、表面能,MCC中的大量羟基提供的氢原子与PLA中的羰基氧原子形成氢键,所以MCC在PLA的氯仿溶液中分散均匀,溶液共混的效果良好,均匀混合形成的“海-岛”结构两相体系的性能通常超出每个组分单独存在时的性能;但因为MCC的聚合度低、表面活性高,当MCC含量过高时,MCC分子会发生团聚,导致MCC在PLA的氯仿溶液中分散不均匀,阻碍了MCC和PLA的相容,使复合膜结构规整性下降,造成PLA/MCC复合膜的力学性能下降。2.4 DSC分析
本文编号：2943141
【文章来源】：合成树脂及塑料. 2020年02期 北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
NaOH用量对水稻秸秆纤维素收率的影响
从图2可以看出:3 398 cm-1处的强吸收峰是纤维素和半纤维素等物质中—OH所形成的缔合氢键,MCC中此峰减弱,说明半纤维素被除去,因为半纤维素较纤维素更易水解;2 919 cm-1处是—CH3和—CH2—的伸缩振动峰;2 300 cm-1处是空气中二氧化碳的累积双键O=C=O的伸缩振动峰;1 750 cm-1处是酮、酯类物质的—C=O形成的弱吸收峰,MCC在此处没有吸收峰,说明化学处理法除去了这些物质;1 600,1 502 cm-1处是苯环中C=C骨架振动峰,MCC在1 600 cm-1处吸收峰明显减弱,1 502 cm-1处吸收峰消失,而苯环主要存在于木质素中,说明水稻秸秆中的木质素基本被除去;1 374 cm-1处是—CH的弯曲振动峰;1 060 cm-1处是C—O的伸缩振动峰,纤维素、半纤维素、木质素中都含有C—O,此峰的减弱说明半纤维素被除去;900 cm-1处的吸收峰是由C—O—C形成的;669 cm-1处对应的可能是C—O—H的面外弯曲振动峰。由此说明,水稻秸秆经过化学处理后,木质素、半纤维素等杂质大部分已经被除去,得到的MCC纯度较高。2.3 PLA/MCC复合膜的力学性能分析
从图3可以看出:随着MCC含量的增加,PLA/MCC复合膜的拉伸强度以及断裂标称应变大体上都呈先下降再上升再下降的趋势。试样F1[w(MCC)=2.9%]的拉伸强度和断裂标称应变低于纯PLA,可能因为MCC添加量较少时,与PLA之间形成的网状结构较为疏松,且PLA与MCC的界面黏结性较弱,导致其力学性能较差;试样F4[w(MCC)=8.3%]的拉伸强度和断裂标称应变最大,分别为17.75 MPa,2.0%,较纯PLA薄膜提升了14.5%,25%;当MCC质量分数超过8.3%后,薄膜的拉伸强度和断裂标称应变开始下降。主要是因为MCC是由纤维素经过稀酸水解至极限聚合度的产物,颗粒尺寸极小,MCC具有很高的活性和很大的比表面积、表面能,MCC中的大量羟基提供的氢原子与PLA中的羰基氧原子形成氢键,所以MCC在PLA的氯仿溶液中分散均匀,溶液共混的效果良好,均匀混合形成的“海-岛”结构两相体系的性能通常超出每个组分单独存在时的性能;但因为MCC的聚合度低、表面活性高,当MCC含量过高时,MCC分子会发生团聚,导致MCC在PLA的氯仿溶液中分散不均匀,阻碍了MCC和PLA的相容,使复合膜结构规整性下降,造成PLA/MCC复合膜的力学性能下降。2.4 DSC分析
本文编号：2943141
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