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纳米纤维素/PLA复合材料的制备与表征

发布时间:2021-01-12 09:17
  聚乳酸(PLA)是一种天然可降解高分子生物材料,因其良好的生物相容性和加工性能广泛应用于生物医药等领域。但未改性PLA的韧性较差且结晶速率低,应用范围受到限制。纳米纤维素或微纤化纤维素(MFC)是一种天然网状植物纤维素,拥有纳米级的直径和极强的刚性与韧性。将其与PLA复合,提高PLA的韧性和刚性,有望制备高性能纳米改性的生物降解复合材料,拓宽应用领域。但MFC分子中含有大量羟基(-OH),具有较强亲水性,而PLA属典型的亲油性材料,将二者进行均匀分散复合非常困难。本文通过乳液共混法来制备MFC/PLA生物复合材料。采用激光粒度仪、扫描电镜(SEM)、偏光显微镜(POM)、差示扫描量热仪(DSC)、万能电子试验机、球压痕硬度计等研究了 MFC/PLA生物复合材料的耐水性、分散性、断面形貌、球晶形态、非等温结晶性能和力学性能等。结果表明:(1)通过乳液共混法可将适量的MFC均匀分散在PLA基体中制备团聚MFC/PLA生物复合材料,其中当MFC质量分数≤0.6%时,可均匀分散在PLA基体中,MFC用量过大则易形成团聚。(2) MFC/PLA复合材料的冲击断面的SEM图像表明,当MFC质量分数... 

【文章来源】:天津科技大学天津市

【文章页数】:56 页

【学位级别】:硕士

【部分图文】:

纳米纤维素/PLA复合材料的制备与表征


图3-l微纤化纤维素的粒径分析直方图??Fig.3-1?Microfibrillated?cellulose?particle?size?analysis?histogram??

断面形貌,偏光显微镜,复合材料,球晶尺寸


?■?n?r??麵??图3-2?PLA和MFC/PLA复合材料的断面形貌图??Fig.3-2?images?of?fracture?morphology?of?PLA?and?MFC?/?PLA?composites??(a)?PLA?(b)?MFC/PLA?0.2mass/%?(c)?MFC/PLA?0.4mass/%?(d)?MFC/PLA?0.6mass/°/〇?(E)?MFC/PLA??0.8mass/%?(F)?MFC/PLA?lmass/%??3.5?MFC/PLA复合材料的球晶形态??图3-3为纯PLA和MFC/PLA复合材料在110°C等温结晶2h的球晶形态。可见所??有样品都呈现出典型的黑十字消光球晶特征,即加入MFC并不影响PLA的晶体结构。??但纯PLA球晶尺寸较大,加入MFC后球晶尺寸先减小而后又增加。当MFC质量分??数为0.6%时,PLA的球晶尺寸最小(图3-3(d))。由于MFC可起异相成核剂作用,用??量较小时可以显著提高PLA的结晶成核密度、细化球晶,改善复合材料的冲击性能。??但用量过多G1.0%)时,由于团聚使异相成核作用减弱,球晶尺寸增大且冲击性能下降,??与材料断面形貌和力学性能的实验数据相对应。??19??

材料断裂,对复合,伸长率,弯曲模量


0.0?0.2?0.4?0.6?0.8?1.0?1.2??w(MFC)/%??图3-4?MFC含量对复合材料拉伸强度和弹性模量的影响??Fig.3-4?Effect?of?MFC?content?on?tensile?strength?and?elastic?modulus?of?the?composites??22?-??■??v°:?Z\??r:/??14??.?i?.?i?.?i?.?i?.?1?.?i?.?*??0.0?0.2?0.4?0.6?0.8?1.0?1.2??w(MFC)/%??图3-5?MFC含量对复合材料断裂伸长率的影响??Fig.3-5?Effect?of?MFC?content?on?elongation?at?break?of?the?composites??3.7.2?MFC/PLA复合材料弯曲性能??图3-6为MFC含量对MFC/PLA复合材料弯曲强度和弯曲模量的影响。可见复合??材料弯曲强度和弯曲模量随MFC含量的变化趋势与拉伸性能类似,均呈现先增加而??后减小,且在MFC含量为0.6%时达到最大。纯PLA的弯曲强度和弯曲模量分别为??61.8MPa和2348MPa,添加0.6%?MFC的复合材料,其弯曲强度和弯曲模量分别为??22??

【参考文献】:
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硕士论文
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本文编号:2972586

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