增容剂对竹纤维/聚己内酯复合材料的界面增容及性能改善
发布时间：2022-02-08 11:56
以过氧化二异丙苯为引发剂,甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）为单体,通过熔融反应制备了聚己内酯（PCL）接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯（PCL-g-GMA）,用傅里叶红外光谱（FTIR）和核磁共振氢谱（1H-NMR）表征了接枝物的化学结构,并以PCL-g-GMA为增容剂,考察了其添加对竹纤维/聚己内酯（BF/PCL）复合材料结构与性能的影响。研究结果表明,FTIR和1H-NMR分析结果证实了GMA已成功接枝到PCL上。PCL-g-GMA添加后,竹纤维与PCL的界面相容性得到明显改善,复合材料力学性能显著提升,吸水率下降。在PCL-g-GMA添加质量分数为10%时,复合材料拉伸强度、断裂伸长率比未增容BF/PCL复合材料分别增大了80%和70%。
【文章来源】：化工进展. 2017,36(11)北大核心EICSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
聚己内酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯及聚己内酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯的红外谱图
牧系慕缑嬖鋈菁靶阅芨纳啤?191·2结果与讨论2.1增容剂PCL-g-GMA的制备及表征PCL、GMA及PCL-g-GMA的红外光谱如图1所示。图1中1720cm–1和1715cm–1为羰基吸收峰，1637cm–1和940cm–1为GMA中C==C的伸缩振动和弯曲振动峰，907cm–1、908cm–1为环氧基的吸收峰[11]。PCL接枝GMA后，在1637cm–1和940cm–1处并没有出现单体GMA中C==C的伸缩振动和弯曲振动峰，表明接枝物中没有GMA单体残留。但在908cm–1附近新增了环氧基的吸收峰，因此可以说明GMA已化学反应接枝到PCL分子链上。图2为PCL-g-GMA的1H-NMR谱图，图中a、b、c、d、e对应于PCL主链上的各种H的位置，而峰1～7则代表了GMA中的各种质子峰，进一步佐证了GMA已接枝到PCL分子链上[12]。2.2增容剂PCL-g-GMA对BF/PCL复合材料力学性能的影响增容剂PCL-g-GMA添加对BF/PCL复合材料图1聚己内酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯及聚己内酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯的红外谱图图2聚己内酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯的1H-NMR分析（BF质量分数为30%，下同）的拉伸应力应变曲线影响结果如图3所示，其对应得到的拉伸性能数据见表1。从表1可知，PCL的拉伸强度为13.7MPa，拉伸模量仅为（308±12.6）MPa，断裂伸长率则高达(752.3±14.7)%，表明PCL是一种强度较低，模量低的韧性材料。BF加入以后，复合材料的模量显著提高，但断裂伸长率大幅下降，拉伸强度也微弱减小，这是由于BF为刚性材料，在提高刚性的同时，会降低其韧性，此外极性的BF与低极性的PCL相容性差，界面粘结弱，容易形成应力集中点，以致于难以发挥纤维增强作用。增容剂PCL-g-GMA加入以后，BF/PCL复合材料的拉伸性能得到明显提高。随着增容剂PCL-g-GMA用量增加，BF/PCL复合材?
吸收峰，因此可以说明GMA已化学反应接枝到PCL分子链上。图2为PCL-g-GMA的1H-NMR谱图，图中a、b、c、d、e对应于PCL主链上的各种H的位置，而峰1～7则代表了GMA中的各种质子峰，进一步佐证了GMA已接枝到PCL分子链上[12]。2.2增容剂PCL-g-GMA对BF/PCL复合材料力学性能的影响增容剂PCL-g-GMA添加对BF/PCL复合材料图1聚己内酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯及聚己内酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯的红外谱图图2聚己内酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯的1H-NMR分析（BF质量分数为30%，下同）的拉伸应力应变曲线影响结果如图3所示，其对应得到的拉伸性能数据见表1。从表1可知，PCL的拉伸强度为13.7MPa，拉伸模量仅为（308±12.6）MPa，断裂伸长率则高达(752.3±14.7)%，表明PCL是一种强度较低，模量低的韧性材料。BF加入以后，复合材料的模量显著提高，但断裂伸长率大幅下降，拉伸强度也微弱减小，这是由于BF为刚性材料，在提高刚性的同时，会降低其韧性，此外极性的BF与低极性的PCL相容性差，界面粘结弱，容易形成应力集中点，以致于难以发挥纤维增强作用。增容剂PCL-g-GMA加入以后，BF/PCL复合材料的拉伸性能得到明显提高。随着增容剂PCL-g-GMA用量增加，BF/PCL复合材料的拉伸模量呈缓慢增大趋势，拉伸强度和断裂伸长率则先增大后减小，在增容剂PCL-g-GMA用量为10%时表现最佳，其拉伸强度为(22.5±0.2)MPa，断裂伸长率为(13.6±0.1)%，比增容前BF/PCL复合材料分别增大了80%和70%，表明添加增容剂PCL-g-GMA对BF/PCL的界面增容和增强效果要明显优于采用铝酸酯[7]、硅烷偶联剂[4]及对纤维化学改性处理[9]等方法。这主要是因为在图3不同PCL-g-GMA用量下BF/PCL复合材料的拉伸应力-应变曲线（BF/PCL复合材料中BF的质量分数
【参考文献】：
期刊论文
[1]竹纤维增强聚己内酯复合材料制备工艺[J]. 纪雨辛,李新功,唐钱,朱凌波,卢立. 林产工业. 2016(05)
[2]秸秆纤维增强热塑性树脂基复合材料界面改性研究新进展[J]. 丛龙康,张效林. 化工进展. 2015(11)
[3]接枝改性木纤维/聚己内酯复合材料的制备与性能[J]. 王正良,罗卫华,袁彩霞,吴义强,唐忠荣. 高分子材料科学与工程. 2014(09)
[4]化学物理联合微孔发泡成型制备聚己内酯多孔材料[J]. 王小峰,蒋晶,侯建华,王市伟,李倩,Turng Lih-Sheng,申长雨. 化工学报. 2014(06)
[5]聚己内酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯的制备及对聚己内酯/淀粉的增容作用[J]. 穆寄林,赵升云. 高分子材料科学与工程. 2013(12)
[6]可生物降解竹粉/聚己内醋复合材料的制备及其性能[J]. 陈钦慧,李雪芳,林金火. Journal of Forestry Research. 2009(03)
本文编号：3615024
【文章来源】：化工进展. 2017,36(11)北大核心EICSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
聚己内酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯及聚己内酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯的红外谱图
牧系慕缑嬖鋈菁靶阅芨纳啤?191·2结果与讨论2.1增容剂PCL-g-GMA的制备及表征PCL、GMA及PCL-g-GMA的红外光谱如图1所示。图1中1720cm–1和1715cm–1为羰基吸收峰，1637cm–1和940cm–1为GMA中C==C的伸缩振动和弯曲振动峰，907cm–1、908cm–1为环氧基的吸收峰[11]。PCL接枝GMA后，在1637cm–1和940cm–1处并没有出现单体GMA中C==C的伸缩振动和弯曲振动峰，表明接枝物中没有GMA单体残留。但在908cm–1附近新增了环氧基的吸收峰，因此可以说明GMA已化学反应接枝到PCL分子链上。图2为PCL-g-GMA的1H-NMR谱图，图中a、b、c、d、e对应于PCL主链上的各种H的位置，而峰1～7则代表了GMA中的各种质子峰，进一步佐证了GMA已接枝到PCL分子链上[12]。2.2增容剂PCL-g-GMA对BF/PCL复合材料力学性能的影响增容剂PCL-g-GMA添加对BF/PCL复合材料图1聚己内酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯及聚己内酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯的红外谱图图2聚己内酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯的1H-NMR分析（BF质量分数为30%，下同）的拉伸应力应变曲线影响结果如图3所示，其对应得到的拉伸性能数据见表1。从表1可知，PCL的拉伸强度为13.7MPa，拉伸模量仅为（308±12.6）MPa，断裂伸长率则高达(752.3±14.7)%，表明PCL是一种强度较低，模量低的韧性材料。BF加入以后，复合材料的模量显著提高，但断裂伸长率大幅下降，拉伸强度也微弱减小，这是由于BF为刚性材料，在提高刚性的同时，会降低其韧性，此外极性的BF与低极性的PCL相容性差，界面粘结弱，容易形成应力集中点，以致于难以发挥纤维增强作用。增容剂PCL-g-GMA加入以后，BF/PCL复合材料的拉伸性能得到明显提高。随着增容剂PCL-g-GMA用量增加，BF/PCL复合材?
吸收峰，因此可以说明GMA已化学反应接枝到PCL分子链上。图2为PCL-g-GMA的1H-NMR谱图，图中a、b、c、d、e对应于PCL主链上的各种H的位置，而峰1～7则代表了GMA中的各种质子峰，进一步佐证了GMA已接枝到PCL分子链上[12]。2.2增容剂PCL-g-GMA对BF/PCL复合材料力学性能的影响增容剂PCL-g-GMA添加对BF/PCL复合材料图1聚己内酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯及聚己内酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯的红外谱图图2聚己内酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯的1H-NMR分析（BF质量分数为30%，下同）的拉伸应力应变曲线影响结果如图3所示，其对应得到的拉伸性能数据见表1。从表1可知，PCL的拉伸强度为13.7MPa，拉伸模量仅为（308±12.6）MPa，断裂伸长率则高达(752.3±14.7)%，表明PCL是一种强度较低，模量低的韧性材料。BF加入以后，复合材料的模量显著提高，但断裂伸长率大幅下降，拉伸强度也微弱减小，这是由于BF为刚性材料，在提高刚性的同时，会降低其韧性，此外极性的BF与低极性的PCL相容性差，界面粘结弱，容易形成应力集中点，以致于难以发挥纤维增强作用。增容剂PCL-g-GMA加入以后，BF/PCL复合材料的拉伸性能得到明显提高。随着增容剂PCL-g-GMA用量增加，BF/PCL复合材料的拉伸模量呈缓慢增大趋势，拉伸强度和断裂伸长率则先增大后减小，在增容剂PCL-g-GMA用量为10%时表现最佳，其拉伸强度为(22.5±0.2)MPa，断裂伸长率为(13.6±0.1)%，比增容前BF/PCL复合材料分别增大了80%和70%，表明添加增容剂PCL-g-GMA对BF/PCL的界面增容和增强效果要明显优于采用铝酸酯[7]、硅烷偶联剂[4]及对纤维化学改性处理[9]等方法。这主要是因为在图3不同PCL-g-GMA用量下BF/PCL复合材料的拉伸应力-应变曲线（BF/PCL复合材料中BF的质量分数
【参考文献】：
期刊论文
[1]竹纤维增强聚己内酯复合材料制备工艺[J]. 纪雨辛,李新功,唐钱,朱凌波,卢立. 林产工业. 2016(05)
[2]秸秆纤维增强热塑性树脂基复合材料界面改性研究新进展[J]. 丛龙康,张效林. 化工进展. 2015(11)
[3]接枝改性木纤维/聚己内酯复合材料的制备与性能[J]. 王正良,罗卫华,袁彩霞,吴义强,唐忠荣. 高分子材料科学与工程. 2014(09)
[4]化学物理联合微孔发泡成型制备聚己内酯多孔材料[J]. 王小峰,蒋晶,侯建华,王市伟,李倩,Turng Lih-Sheng,申长雨. 化工学报. 2014(06)
[5]聚己内酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯的制备及对聚己内酯/淀粉的增容作用[J]. 穆寄林,赵升云. 高分子材料科学与工程. 2013(12)
[6]可生物降解竹粉/聚己内醋复合材料的制备及其性能[J]. 陈钦慧,李雪芳,林金火. Journal of Forestry Research. 2009(03)
本文编号：3615024
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