淀粉纳米晶/聚乳酸复合材料的制备与性能研究

发布时间：2021-11-28 02:08

　　以玉米淀粉为原料使用酸解法制备了淀粉纳米晶（SNC）,然后以马来酸酐和丙烯酸甲酯为单体通过熔融接枝的方法对聚乳酸（PLA）进行接枝改性,制得改性PLA（mPLA）,再将SNC、mPLA和PLA通过溶液浇注法制备复合材料。利用红外光谱、力学性能测试、扫描电子显微镜、广角X射线衍射、差式扫描量热-热重同步热分析研究了SNC/PLA复合材料的结构与性能。结果表明,在SNC/PLA复合材料中加入适量的mPLA,SNC与PLA的相容性改善,SNC团聚现象明显减少;随着mPLA含量的增加,SNC/PLA复合材料的拉伸强度先上升后下降,当mPLA的含量为12%时,SNC/PLA复合材料的拉伸强度与未加mPLA的相比增加了32.1%;加入mPLA后,PLA的结晶度提高而晶粒尺寸减小、热稳定性也有所提高。 

【文章来源】：功能材料. 2016,47(11)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

图１纯ＰＬＡ和ｍＰＬＡ的红外光谱图Ｆｉｇ１ＦＴ－ＩＲｓｐｅｃｔｒａｏｆｐｕｒｅＰＬＡａｎｄｍＰＬＡ

Ｃ在ＰＬＡ基体中的分散，所以随着ｍＰＬＡ含量的增加，ＳＮＣ／ＰＬＡ复合材料的拉伸强度升高。当ｍＰＬＡ的含量超过１２％时，ＳＮＣ／ＰＬＡ复合材料的拉伸强度又有所下降，这是因为ｍＰＬＡ在制备过程中，长时间的加热剪切作用，使得其分子量减小，力学性能降低，因此过多加入ｍＰＬＡ使ＳＮＣ／ＰＬＡ复合材料的拉伸强度减校ＳＮＣ／ＰＬＡ复合材料的断裂伸长率随ｍＰＬＡ含量的变化与拉伸强度具有相似的规律，但总体变化不大，在４．８％～６．１％之间。图２ｍＰＬＡ含量对ＳＮＣ／ｍＰＬＡ／ＰＬＡ复合材料拉伸强度和断裂伸长率的影响Ｆｉｇ２ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｍＰＬＡｃｏｎｔｅｎｔｏｎｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｅｌｏｎｇａｔｉｏｎａｔｂｒｅａｋｏｆＳＮＣ／ｍＰＬＡ／ＰＬＡｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ２．３扫描电镜分析用扫描电子显微镜观察了ＳＮＣ／ＰＬＡ和ＳＮＣ／ｍＰＬＡ／ＰＬＡ复合材料样条断面的微观形貌。由图３可以看出，ＳＮＣ颗粒尺寸在８０～１２０ｎｍ之间，在ＳＮＣ／ＰＬＡ复合材料样条（图３（ａ））中，由于ＳＮＣ与ＰＬＡ的相容性差，存在较严重的ＳＮＣ团聚现象，而在ＳＮＣ／ｍＰＬＡ／ＰＬＡ复合材料（图３ｂ）中，ＳＮＣ颗粒团聚现象明显减少，说明ｍＰＬＡ加入后，ＳＮＣ与ＰＬＡ之间１１１７４２０１６年第１１期（４７）卷

的界面相容性得到改善，在宏观上表现为力学性能提高。图３ＳＮＣ／ＰＬＡ和ＳＮＣ／ｍＰＬＡ／ＰＬＡ复合材料的扫描电镜照片Ｆｉｇ３ＳＥＭｐｈｏｔｏｓｏｆＳＮＣ／ＰＬＡａｎｄＳＮＣ／ｍＰＬＡ／ＰＬＡｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ２．４复合材料的结晶行为图４是纯ＰＬＡ、ＳＮＣ／ＰＬＡ和ＳＮＣ／ｍＰＬＡ／ＰＬＡ复合材料的ＷＡＸＤ曲线。ＰＬＡ在２θ为１６．７６１和１９．１９９°处出现了归属于１１０晶面和２００晶面的结晶衍射峰［１２］。而ＳＮＣ／ＰＬＡ和ＳＮＣ／ｍＰＬＡ／ＰＬＡ复合材料没有出现新的结晶峰，而且各个峰的峰位没有明显变化，说明ＳＮＣ和ｍＰＬＡ的加入并没有改变ＰＬＡ的晶型。图４纯ＰＬＡ、ＳＮＣ／ＰＬＡ和ＳＮＣ／ｍＰＬＡ／ＰＬＡ复合材料的ＷＡＸＤ曲线Ｆｉｇ４ＷＡＸＤｃｕｒｖｅｓｏｆｐｕｒｅＰＬＡ，ＳＮＣ／ＰＬＡａｎｄＳＮＣ／ｍＰＬＡ／ＰＬＡｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ表１给出了ＷＡＸＤ的统计结果。由表１可以看出，在ＰＬＡ中加入ＳＮＣ，ＰＬＡ的结晶度减小而晶粒尺寸则增加。这是因为淀粉纳米晶与ＰＬＡ相容性差，团聚较严重，不仅没有起到异相结晶成核作用，反而限制了ＰＬＡ分子的运动，使ＰＬＡ的结晶度减校加入ｍＰＬＡ后，ＰＬＡ的结晶度增大而晶粒尺寸则减校这可能是因为ｍＰＬＡ提高了ＳＮＣ与ＰＬＡ的界面相容性，因此ＳＮＣ分散地更好，较小ＳＮＣ纳米颗粒起到了很好的结晶成核作用，使ＰＬＡ的结晶度增大而晶粒尺寸则减校表１纯ＰＬＡ、ＳＮＣ／ＰＬ


本文编号：3523484