可3D打印的碳纤维/生物降解型增韧剂/聚乳酸复合材料制备及性能研究
发布时间：2022-01-24 14:03
聚乳酸是一类热塑性脂肪族聚酯,具有优良的生物相容性,从合成、使用到废弃的过程均对环境没有任何污染,符合可持续发展理念。但是,纯聚乳酸力学强度不高,抗冲击韧性差,抗热变形能力和热稳定性较低,迫切需要对其进行改性研究,以扩大应用领域。本文通过物理共混的方法,以聚乳酸为基体材料,微米长度碳纤维为增强材料,生物降解型增韧剂为增韧材料,制备出性能优良可3D打印的碳纤维/生物降解型增韧剂/聚乳酸复合材料。先通过热压成型制备碳纤维/聚乳酸复合材料,研究碳纤维含量及长度对其性能的影响,结果表明,相比于纯聚乳酸,当碳纤维含量为20wt%,长度为300μm时,综合性能最为优异,其拉伸强度、缺口冲击强度和热变形温度分别提高了 30%、36%和11.1%,TGA分析表明热稳定性提高,DSC分析表明碳纤维具有异相成核作用,结晶度提高。再通过热压成型制备碳纤维/生物降解型增韧剂/聚乳酸复合材料,研究增韧剂种类及含量对其性能的影响,结果表明,相比于PBAT和PHA,PBS的改性效果较好。相比于20CF/80PLA复合材料,当PBS含量为4wt%时,实现了强度、韧性和耐热三者之间的平衡,其断裂伸长率、缺口冲击强度和热...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１?ＣＦ原料和制备所得的哈克共混物外观照片：（ａ）原始ＣＦ?（ｂ）哈克共混物??Ｆｉｇ．２－１?Ａｐｐｅａｒａｎｃｅ?ｐｈｏｔｏｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＣＦ?ａｎｄ?ｐｒｅｐａｒｅｄ?ｈａａｋｅ?ｂｌｅｎｄｓ：?（ａ）?ｏｒｉｇｉｎａｌ?ＣＦ?ａｎｄ?ｈａａｋｅ?ｂｌｅｎｄｓ??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]碳纤维/聚乳酸复合材料的结晶性能和流变特性[J]. 雷雁洲,王少伟,吕秦牛,李振中. 复合材料学报. 2018(06)
[2]单一生物材料聚乳酸/羟基乙酸共聚物构建组织工程骨软骨的可行性[J]. 段平国,郭润生,余兴元,潘震,李晓峰,李虎,刘俊,姚浩群. 中国组织工程研究. 2017(34)
[3]剑麻纤维/玄武岩纤维混杂增强聚乳酸复合材料的力学性能研究[J]. 梁行,王烨烨,左成莉,吴宏武,傅轶. 塑料工业. 2017(11)
[4]碱性成纤维细胞生长因子/壳聚糖/聚乳酸支架用于牙周组织再生工程的体外实验[J]. 陈立红,雷志敏,王莉莉. 中国组织工程研究. 2017(26)
[5]应用于3D打印的聚乳酸/纳米TiO2复合材料制备及力学性能研究[J]. 肖苏华,张静娴,张文华. 塑性工程学报. 2017(03)
[6]聚乳酸改性及其在包装材料中的应用[J]. 吕培,马丕明,东为富,王如寅. 塑料包装. 2017(03)
[7]聚乳酸类材料在生物医学领域的应用[J]. 金成. 山东化工. 2017(07)
[8]取向长剑麻纤维增强聚乳酸层压复合材料力学性能的研究[J]. 段俊鹏,梁行,兰碧,吴宏武. 塑料工业. 2017(03)
[9]木纤维尺寸对聚乳酸结晶特性的影响[J]. 刘一楠,刘珊杉,郭文静. 西南林业大学学报(自然科学). 2017(02)
[10]改善聚合物热导率的研究进展[J]. 徐丽,周文英,龚莹,周瑶,赵伟,闫智伟. 现代塑料加工应用. 2016(06)
博士论文
[1]生物降解聚合物/废碳纤维复合材料的制备与性能及结晶行为研究[D]. 韩红彦.北京化工大学 2012
硕士论文
[1]碳纤维和埃洛石对聚乳酸结晶行为和力学性能的影响[D]. 赵伟.暨南大学 2016
[2]长支链聚乳酸的制备及其发泡特性研究[D]. 丁玲.湖北工业大学 2016
[3]聚乳酸改性研究[D]. 张琪.北京化工大学 2012
[4]PLA/PBS/黄麻纤维复合材料的制备及其性能研究[D]. 李明.吉林大学 2012
[5]聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯共混体系的改性研究[D]. 侯树家.郑州大学 2010
本文编号：3606707
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１?ＣＦ原料和制备所得的哈克共混物外观照片：（ａ）原始ＣＦ?（ｂ）哈克共混物??Ｆｉｇ．２－１?Ａｐｐｅａｒａｎｃｅ?ｐｈｏｔｏｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＣＦ?ａｎｄ?ｐｒｅｐａｒｅｄ?ｈａａｋｅ?ｂｌｅｎｄｓ：?（ａ）?ｏｒｉｇｉｎａｌ?ＣＦ?ａｎｄ?ｈａａｋｅ?ｂｌｅｎｄｓ??
Ｆｉｇ．２－２?Ｈａａｋｅ?ｔｏｒｑｕｅ?ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ?ｃｕｒｖｅｓ?ｏｆ?ＣＦ／ＰＬＡ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ＣＦ?ｃｏｎｔｅｎｔｓ：??（ａ）ｔｏｒｑｕｅ－ｔｉｍｅ?ｃｕｒｖｅ?ａｎｄ?（ｂ）ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ－ｔｉｍｅ?ｃｕｒｖｅ??由图２－２（ａ）和（ｂ）所示，纯ＰＬＡ的最大转矩、平衡转矩和最终料温分别为１８．３Ｎ－ｍ、??３．８Ｎ?ｍ和１８９．６°Ｃ，随着ＣＦ含量的增加，各个组分在混合过程中转矩及温度的变化??略有差异，但最大转矩、平衡转矩和最终料温均呈现上升趋势，当ＣＦ含量增加到??２５ｗｔ％时，最大转矩、平衡转矩和最终料温分别达到２９Ｎ＿ｍ、６．１Ｎ?ｍ和１９２．５°Ｃ。这??是由于加入ＣＦ后，ＣＦ填充在ＰＬＡ颗粒之间的空隙中，增大了熔体的粘度，此时熔??体的流动不仅要克服ＰＬＡ分子链的缠绕，而且还要克服被ＰＬＡ包裹的ＣＦ填料之间??的摩擦力以及ＰＬＡ和ＣＦ之间强烈的摩擦力作用，导致熔体强度增大所致。随着ＣＦ??含量不断增加，熔体的粘度越来越大，可见，ＣＦ含量过多不利于ＣＦ／ＰＬＡ共混物混??合均匀
Ｔｉｍｅ（ｍｉｎ）?Ｔｉｍｅ（ｍｉｎ）??图２－２不同ＣＦ含量的ＣＦ／ＰＬＡ复合材料哈克转矩流变曲线：??（ａ）转矩－时间曲线（ｂ）温度－时间曲线??Ｆｉｇ．２－２?Ｈａａｋｅ?ｔｏｒｑｕｅ?ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ?ｃｕｒｖｅｓ?ｏｆ?ＣＦ／ＰＬＡ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ＣＦ?ｃｏｎｔｅｎｔｓ：??（ａ）ｔｏｒｑｕｅ－ｔｉｍｅ?ｃｕｒｖｅ?ａｎｄ?（ｂ）ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ－ｔｉｍｅ?ｃｕｒｖｅ??由图２－２（ａ）和（ｂ）所示，纯ＰＬＡ的最大转矩、平衡转矩和最终料温分别为１８．３Ｎ－ｍ、??３．８Ｎ?ｍ和１８９．６°Ｃ，随着ＣＦ含量的增加，各个组分在混合过程中转矩及温度的变化??略有差异，但最大转矩、平衡转矩和最终料温均呈现上升趋势，当ＣＦ含量增加到??２５ｗｔ％时，最大转矩、平衡转矩和最终料温分别达到２９Ｎ＿ｍ、６．１Ｎ?ｍ和１９２．５°Ｃ。这??是由于加入ＣＦ后，ＣＦ填充在ＰＬＡ颗粒之间的空隙中，增大了熔体的粘度，此时熔??体的流动不仅要克服ＰＬＡ分子链的缠绕，而且还要克服被ＰＬＡ包裹的ＣＦ填料之间??的摩擦力以及ＰＬＡ和ＣＦ之间强烈的摩擦力作用，导致熔体强度增大所致。随着ＣＦ??含量不断增加
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳纤维/聚乳酸复合材料的结晶性能和流变特性[J]. 雷雁洲,王少伟,吕秦牛,李振中. 复合材料学报. 2018(06)
[2]单一生物材料聚乳酸/羟基乙酸共聚物构建组织工程骨软骨的可行性[J]. 段平国,郭润生,余兴元,潘震,李晓峰,李虎,刘俊,姚浩群. 中国组织工程研究. 2017(34)
[3]剑麻纤维/玄武岩纤维混杂增强聚乳酸复合材料的力学性能研究[J]. 梁行,王烨烨,左成莉,吴宏武,傅轶. 塑料工业. 2017(11)
[4]碱性成纤维细胞生长因子/壳聚糖/聚乳酸支架用于牙周组织再生工程的体外实验[J]. 陈立红,雷志敏,王莉莉. 中国组织工程研究. 2017(26)
[5]应用于3D打印的聚乳酸/纳米TiO2复合材料制备及力学性能研究[J]. 肖苏华,张静娴,张文华. 塑性工程学报. 2017(03)
[6]聚乳酸改性及其在包装材料中的应用[J]. 吕培,马丕明,东为富,王如寅. 塑料包装. 2017(03)
[7]聚乳酸类材料在生物医学领域的应用[J]. 金成. 山东化工. 2017(07)
[8]取向长剑麻纤维增强聚乳酸层压复合材料力学性能的研究[J]. 段俊鹏,梁行,兰碧,吴宏武. 塑料工业. 2017(03)
[9]木纤维尺寸对聚乳酸结晶特性的影响[J]. 刘一楠,刘珊杉,郭文静. 西南林业大学学报(自然科学). 2017(02)
[10]改善聚合物热导率的研究进展[J]. 徐丽,周文英,龚莹,周瑶,赵伟,闫智伟. 现代塑料加工应用. 2016(06)
博士论文
[1]生物降解聚合物/废碳纤维复合材料的制备与性能及结晶行为研究[D]. 韩红彦.北京化工大学 2012
硕士论文
[1]碳纤维和埃洛石对聚乳酸结晶行为和力学性能的影响[D]. 赵伟.暨南大学 2016
[2]长支链聚乳酸的制备及其发泡特性研究[D]. 丁玲.湖北工业大学 2016
[3]聚乳酸改性研究[D]. 张琪.北京化工大学 2012
[4]PLA/PBS/黄麻纤维复合材料的制备及其性能研究[D]. 李明.吉林大学 2012
[5]聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯共混体系的改性研究[D]. 侯树家.郑州大学 2010
本文编号：3606707
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