表面处理剂对聚乳酸/核桃壳粉复合材料性能的影响
发布时间：2021-11-06 22:15
研究核桃壳粉（WSP）含量对复合材料力学性能影响,结果发现,WSP的最佳添加量为1%,此时材料的断裂伸长率提高了15.69%。在此最佳用量的基础上,采用钛酸酯、硅烷偶联剂、十八胺和Na OH对WSP进行表面处理,从而研究不同的表面处理对聚乳酸（PLA）/WSP复合材料性能的影响。通过拉伸强度、熔体流动速率（MFR）以及红外光谱检测比较改性效果。结果表明:用钛酸酯改性后,材料的拉伸强度达到67.82 MPa,比未处理材料的拉伸强度提高了9.80 MPa,断裂伸长率提高了18.15%;碱处理后,PLA/WSP复合材料的MFR最多提高了120%,流动性有了很大的改善。
【文章来源】：塑料科技. 2017,45(06)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
WSP含量对PLA/WSP复合材料力学性能的影响
曳壑械南宋?亍??纤维素等物质分解，生成了大量的小分子葡萄糖。4000350030002500200015001000500/cm-1aba——b——34423419292729241623165210391041▲▲图3碱处理前后WSP的红外光谱图Fig.3FTIRspectraofWSPbeforeandaftertreatedbyalkali2.3.2对力学性能的影响用碱对WSP进行处理，目的是为了除去WSP表面的木质素和半纤维素[16]，使纤维素充分暴露在填料的表面上，从而减小易氧化的木质素及半纤维素对实验结果的影响，同时提高WSP与PLA界面的结合强度。处理后复合材料的力学性能如图4所示。经过碱处理的WSP表面层的木质素、半纤维素和一些碱溶性小分子消失，扩大了表面原有孔隙，当其与PLA基体在高温条件下熔融共混时，聚合物熔体在机械压力的作用下可以使其高分子链段伸入到WSP的表面孔隙中起到缠绕作用，冷却后的缠绕作用则更加牢固，从而使界面间黏结力增大[16]，PLA/WSP复合材料的力学性能增强。碱处理后再进行改性剂处理的复合材料的拉伸强度有了很大的提高，这是由于偶联剂主要与羟基发生化学结合。WSP经碱处理后表面的纤维素分解成了带有大量羟基的葡萄糖，有利于WSP表面与偶联剂的结合，使分子间作用力增强。▲▲图4碱处理前后复合材料的力学参数Fig.4MechanicalpropertiesofPLA/WSPcompositesbeforeandaftertreatedbyalkali从图4可以看出，碱处理后复合材料的断裂伸长率明显降低。这是由于NaOH腐蚀WSP使其表面有更多的孔洞，容易造成应力集中。另一方面，由于酸或碱可催化PLA降解[17]，因此残留的NaOH有可能在加工过程中起催化剂作用，催化PLA降解，导致复合材料断裂伸长率降低。而拉伸强度变化不大则是由于并非所有材料的强度都是随分子量增加而增加，分子量增长到?
992017年6月第45卷第6期（总第302期）表面处理剂对聚乳酸/核桃壳粉复合材料性能的影响分析可知，碱处理过WSP后，WSP表面一些碱溶性分子消失，使得分子间力减小，MFR有了很大的提高[18]，材料易于加工。此外，残留的NaOH有可能在加工过程中起催化剂作用，催化PLA降解，提高了复合材料的MFR。2.3.4碱处理前后WSP的表面形貌图5是未经碱处理的WSP填料和经碱处理过的WSP填料的扫描电子显微镜照片。从图5可以观察到，WSP的表面形貌为不规则的块状，表面上的沟壑孔隙较多，内部呈现弯曲的层状结构，并且层与层之间交错排列。这些表面不平滑的结构能使聚合物基体与WSP之间形成牢固的机械连结。经过碱处理的WSP的形状呈现出更加不规则的块状，内部弯曲的层状结构可以更加明显直观地观察出来，表面沟壑孔隙增加，聚合物可以在熔融状态下伸入这些孔隙内，使聚合物基体与WSP孔隙的机械连结作用进一步增强。(a)碱处理前(×1000)(b)碱处理后(×10000)▲▲图5扫描电镜下碱处理前后WSP的表面形貌Fig.5SEMimagesofWSPbeforeandaftertreatedbyalkali2.3.5碱处理前后PLA/WSP复合材料的断裂面图6为金相显微镜下观测到的碱处理前后PLA/WSP复合材料的断裂面。从图6可以看出，当未对WSP进行碱处理时，PLA/WSP复合材料断裂面较为粗糙，裂纹交错且较深，表明材料具有较好的韧性；当对WSP进行碱处理后，PLA/WSP复合材料断裂面较为平滑，裂纹细密而均匀，说明碱处理后PLA/WSP复合材料的韧性降低。(a)未处理的PLA/WSP复合材料断面(b)碱处理后PLA/WSP复合材料断面▲▲图6金相显微镜下碱处理前后PLA/WSP复合材料的断裂面Fig.6MetallurgicalmicroscopeimagesofPLA/WSPcompositesbeforeandaftertreatedbyalkali3结论（1）在WSP为1%的情况下，采?
【参考文献】：
期刊论文
[1]偶联剂对玻璃纤维增强淀粉/聚乳酸复合材料性能的影响[J]. 左迎峰,张彦华,顾继友,赵星,吴义强. 材料导报. 2016(20)
[2]聚乳酸/聚磷酸铵复合材料的阻燃性能和流变性能研究[J]. 杨柳,于翔,宋会芬,刘晓晗,马昱吉. 塑料科技. 2016(01)
[3]PP/核桃壳粉复合材料的制备与性能研究[J]. 魏哲梅,刘继云,杨学莉,于磊,王罡,张志永,张秀成. 塑料科技. 2014(08)
[4]表面改性核桃壳对聚乳酸/核桃壳粉体复合材料性能的影响[J]. 刘继云,杨学莉,刘莹莹,魏哲梅,张秀成. 中国塑料. 2014(03)
[5]废白土/核桃壳粉/低密度聚乙烯复合材料的制备[J]. 高留意,闫丰. 塑料. 2012(06)
[6]橡实壳纤维/聚乳酸复合材料的结构与性能研究[J]. 李守海,庄晓伟,王春鹏,莫亚莉,储富祥. 化工新型材料. 2010(S1)
[7]聚乳酸/淀粉共混复合材料研究进展[J]. 曲敏杰,李晶,马春,崔佳. 塑料科技. 2008(07)
[8]环境友好型生物降解材料聚乳酸的性能研究[J]. 盛敏刚,严永新,张金花,李延红. 中国农学通报. 2007(09)
[9]聚乳酸的改性研究[J]. 高翠丽,夏延致,纪全,孔庆山,李青杨. 材料导报. 2006(S1)
[10]聚乳酸及其共聚物的制备和降解性能[J]. 马晓妍,石淑先,夏宇正,焦书科,李效玉. 北京化工大学学报(自然科学版). 2004(01)
本文编号：3480622
【文章来源】：塑料科技. 2017,45(06)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
WSP含量对PLA/WSP复合材料力学性能的影响
曳壑械南宋?亍??纤维素等物质分解，生成了大量的小分子葡萄糖。4000350030002500200015001000500/cm-1aba——b——34423419292729241623165210391041▲▲图3碱处理前后WSP的红外光谱图Fig.3FTIRspectraofWSPbeforeandaftertreatedbyalkali2.3.2对力学性能的影响用碱对WSP进行处理，目的是为了除去WSP表面的木质素和半纤维素[16]，使纤维素充分暴露在填料的表面上，从而减小易氧化的木质素及半纤维素对实验结果的影响，同时提高WSP与PLA界面的结合强度。处理后复合材料的力学性能如图4所示。经过碱处理的WSP表面层的木质素、半纤维素和一些碱溶性小分子消失，扩大了表面原有孔隙，当其与PLA基体在高温条件下熔融共混时，聚合物熔体在机械压力的作用下可以使其高分子链段伸入到WSP的表面孔隙中起到缠绕作用，冷却后的缠绕作用则更加牢固，从而使界面间黏结力增大[16]，PLA/WSP复合材料的力学性能增强。碱处理后再进行改性剂处理的复合材料的拉伸强度有了很大的提高，这是由于偶联剂主要与羟基发生化学结合。WSP经碱处理后表面的纤维素分解成了带有大量羟基的葡萄糖，有利于WSP表面与偶联剂的结合，使分子间作用力增强。▲▲图4碱处理前后复合材料的力学参数Fig.4MechanicalpropertiesofPLA/WSPcompositesbeforeandaftertreatedbyalkali从图4可以看出，碱处理后复合材料的断裂伸长率明显降低。这是由于NaOH腐蚀WSP使其表面有更多的孔洞，容易造成应力集中。另一方面，由于酸或碱可催化PLA降解[17]，因此残留的NaOH有可能在加工过程中起催化剂作用，催化PLA降解，导致复合材料断裂伸长率降低。而拉伸强度变化不大则是由于并非所有材料的强度都是随分子量增加而增加，分子量增长到?
992017年6月第45卷第6期（总第302期）表面处理剂对聚乳酸/核桃壳粉复合材料性能的影响分析可知，碱处理过WSP后，WSP表面一些碱溶性分子消失，使得分子间力减小，MFR有了很大的提高[18]，材料易于加工。此外，残留的NaOH有可能在加工过程中起催化剂作用，催化PLA降解，提高了复合材料的MFR。2.3.4碱处理前后WSP的表面形貌图5是未经碱处理的WSP填料和经碱处理过的WSP填料的扫描电子显微镜照片。从图5可以观察到，WSP的表面形貌为不规则的块状，表面上的沟壑孔隙较多，内部呈现弯曲的层状结构，并且层与层之间交错排列。这些表面不平滑的结构能使聚合物基体与WSP之间形成牢固的机械连结。经过碱处理的WSP的形状呈现出更加不规则的块状，内部弯曲的层状结构可以更加明显直观地观察出来，表面沟壑孔隙增加，聚合物可以在熔融状态下伸入这些孔隙内，使聚合物基体与WSP孔隙的机械连结作用进一步增强。(a)碱处理前(×1000)(b)碱处理后(×10000)▲▲图5扫描电镜下碱处理前后WSP的表面形貌Fig.5SEMimagesofWSPbeforeandaftertreatedbyalkali2.3.5碱处理前后PLA/WSP复合材料的断裂面图6为金相显微镜下观测到的碱处理前后PLA/WSP复合材料的断裂面。从图6可以看出，当未对WSP进行碱处理时，PLA/WSP复合材料断裂面较为粗糙，裂纹交错且较深，表明材料具有较好的韧性；当对WSP进行碱处理后，PLA/WSP复合材料断裂面较为平滑，裂纹细密而均匀，说明碱处理后PLA/WSP复合材料的韧性降低。(a)未处理的PLA/WSP复合材料断面(b)碱处理后PLA/WSP复合材料断面▲▲图6金相显微镜下碱处理前后PLA/WSP复合材料的断裂面Fig.6MetallurgicalmicroscopeimagesofPLA/WSPcompositesbeforeandaftertreatedbyalkali3结论（1）在WSP为1%的情况下，采?
【参考文献】：
期刊论文
[1]偶联剂对玻璃纤维增强淀粉/聚乳酸复合材料性能的影响[J]. 左迎峰,张彦华,顾继友,赵星,吴义强. 材料导报. 2016(20)
[2]聚乳酸/聚磷酸铵复合材料的阻燃性能和流变性能研究[J]. 杨柳,于翔,宋会芬,刘晓晗,马昱吉. 塑料科技. 2016(01)
[3]PP/核桃壳粉复合材料的制备与性能研究[J]. 魏哲梅,刘继云,杨学莉,于磊,王罡,张志永,张秀成. 塑料科技. 2014(08)
[4]表面改性核桃壳对聚乳酸/核桃壳粉体复合材料性能的影响[J]. 刘继云,杨学莉,刘莹莹,魏哲梅,张秀成. 中国塑料. 2014(03)
[5]废白土/核桃壳粉/低密度聚乙烯复合材料的制备[J]. 高留意,闫丰. 塑料. 2012(06)
[6]橡实壳纤维/聚乳酸复合材料的结构与性能研究[J]. 李守海,庄晓伟,王春鹏,莫亚莉,储富祥. 化工新型材料. 2010(S1)
[7]聚乳酸/淀粉共混复合材料研究进展[J]. 曲敏杰,李晶,马春,崔佳. 塑料科技. 2008(07)
[8]环境友好型生物降解材料聚乳酸的性能研究[J]. 盛敏刚,严永新,张金花,李延红. 中国农学通报. 2007(09)
[9]聚乳酸的改性研究[J]. 高翠丽,夏延致,纪全,孔庆山,李青杨. 材料导报. 2006(S1)
[10]聚乳酸及其共聚物的制备和降解性能[J]. 马晓妍,石淑先,夏宇正,焦书科,李效玉. 北京化工大学学报(自然科学版). 2004(01)
本文编号：3480622
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