纳米纤维素/聚丁二酸丁二醇酯母粒改性聚乳酸的结晶与力学性能研究

发布时间：2021-09-29 20:45

　　以聚乳酸（PLA）为基体,聚丁二酸丁二醇酯（PBS）为增韧相,纳米纤维素（CNF）为增强相,采用不同的挤出温度,利用双螺杆挤出机熔融共混制备出一系列CNF/PBS母粒改性PLA复合材料。采用扫描电子显微镜、广角X射线衍射仪、差示扫描量热仪、偏光显微镜和万能试验机以及悬臂梁冲击试验机对复合材料的结晶和力学性能进行测试。结果表明:CNF可以起到异相成核的作用,但含量过多易引起团聚;与纯PLA相比,当CNF/PBS复合母粒的添加量为20%时,低温挤出的复合材料的结晶度、冲击强度分别提高了10.66%和141.51%,拉伸强度仅下降14.86%;当CNF/PBS母粒的添加为20%时,低温挤出的PLA基复合材料的结晶度、拉伸强度和冲击强度分别较高温下挤出的复合材料提高了11.61%、3.82%和16.37%。 

【文章来源】：化工新型材料. 2020,48(03)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

纯PLA和CNF/PBS/PLA复合材料的冲击断面SEM图

图2为纯PLA和CNF/PBS/PLA复合材料的WAXD谱图。由图可见，纯PLA和CNF/PBS/PLA复合材料具有相似的WAXD曲线，说明CNF/PBS复合母粒的加入并未改变PLA的晶体结构；纯PLA在2θ=17.8°附近出现了一个较为宽泛的“馒头峰”，这是半结晶聚合物的特征峰型（0#）；当CNF/PBS复合母粒的添加量为5%时（1#），复合材料的结晶衍射峰强度有轻微提高，说明CNF起到了异相成核的作用，使PLA基复合材料的结晶进一步完善，结晶完整性提高；随着CNF/PBS复合母粒添加量的提高（2#和3#），在2θ=22.6°处出现了尖峰，且随着复合母粒添加量的增加而增强，对应PBS的晶面指数为（110）晶面的特征衍射峰；当CNF/PBS复合母粒的添加量为20%时，对比不同挤出温度下CNF/PBS/PLA复合材料的衍射曲线，“馒头峰”强度变化不太明显，但是在2θ=22.6°的衍射峰由于温度的提高，强度降低较为明显，这可能是由于PBS在高温下，出现了少量的热剪切降解，从而导致2θ=22.6°处PBS的衍射峰强度降低（2#和5#）。2.3 CNF/PBS/PLA复合材料的POM分析

由图可见，纯PLA的晶体形貌以大尺寸球晶为主，晶核数目较少，这是由于PLA特殊的分子结构，导致大分子链的折叠、堆积较为困难，故形成的晶核数目较少（0#）；随着CNF/PBS复合母粒添加量的增加，PLA晶体的尺寸变小，晶粒细化，球晶数量增多，成核密度增大，晶体不规则，这一方面是由于CNF具有一定的成核作用，会形成大量的晶核，另一方面可能是PBS加快了PLA分子链的运动，导致大量的晶核在有限的空间内生长，相邻球晶之间相互挤压，最终形成形状不规则的晶体（1#、2#和3#）；对比不同挤出温度下CNF/PBS/PLA复合材料的POM图片（2#和5#),CNF/PBS/PLA复合材料随着温度的升高球晶的完整性均被破坏，晶界均变得模糊，较完整的晶体数目减少。2.4 CNF/PBS/PLA复合材料的DSC分析

【参考文献】：
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本文编号：3414445