纖維素改性聚乳酸的結構與性能研究

發(fā)布時間：2019-09-02 06:44

【摘要】：聚乳酸是生物可降解材料,且具有可再生性。擁有良好的力學強度、生物相容性和可加工性等特性,是作為替代石油基材料的重要替代品被研究者廣泛關注。但聚乳酸韌性差,疏水性強影響了其應用。因此聚乳酸的研究,主要集中在如何克服這些缺陷上以擴大其應用上。本文采用熔融共混和注塑成型的方法,選取易溶于水,不溶于有機溶劑的甲基纖維素和易溶于有機溶劑,不溶于水的乙基纖維素用來對聚乳酸進行改性。將分子量為15、400、1500、40000、100000mPa.s的甲基纖維素和分子量為9～11、40～45、90～110、180～220、270～330 mPa.s的乙基纖維素,按照添加量為1%、3%、5%、7%、9%與聚乳酸共混制備復合材料;MDI改性甲基乙基纖維素和中基乙基共混物改性聚乳酸復合材料。系統(tǒng)研究了甲基/乙基纖維素的添加量和分子量對聚乳酸復合材料的拉伸性能、結晶性能、熱穩(wěn)定性以及斷裂形貌的影響。同時研究了,MDI改性纖維素和纖維素共混物對聚乳酸性能的影響。將不同分子量和添加量的甲基纖維素與聚乳酸共混,測試結果表明:混入甲基纖維素后,聚乳酸的斷裂伸長率出現(xiàn)先增加后減小的趨勢,添加量為1%時,聚乳酸的斷裂伸長率達到最大,為最佳添加量。隨著添加量的增加,其斷裂伸長率逐漸減小。從斷裂形貌口可以發(fā)現(xiàn),因為添加量較低時,甲基纖維素較為均勻的分布在聚乳酸基體中,隨著添加量的增加,甲基纖維素出現(xiàn)團聚,團聚的甲基纖維素以雜質(zhì)的形式存在基體中,受到外力作用表現(xiàn)為脆性斷裂,因而斷裂伸長率變小。從熱穩(wěn)定性結晶度分析發(fā)現(xiàn),載入甲搖纖維素后,聚乳酸的熱穩(wěn)定性變差,添加量為1%時,其熱穩(wěn)定性最好,結晶度也變大了。聚乳酸的拉伸強度和斷裂伸長率與甲基纖維素分子量的大小無明顯相關性。乙基纖維素改性聚乳酸,表征結果顯示:與甲基纖維素相比,乙基纖維素的混入使得聚乳酸的斷裂伸長率有了較大幅度的改善,且在不同分子量上都存在一個最佳添加量,之后復合材料的斷裂伸長率就會出現(xiàn)降低,復合材料的斷裂伸長率與乙基纖維素分子量的大小呈正相關�；烊胍一w維素后,聚乳酸的熱穩(wěn)定性變差、結晶度減小;拉伸模量與分子量的大小無明顯相關性且逐漸減小。MDI改性纖維素和纖維素共混物改性聚乳酸,研究結果表明:MDI改性纖維與聚乳酸共混的復合材料的斷裂伸長率較純得纖維素/PLA復合材料變小了,MDI的活潑化學性與纖維素的活潑氫進行反應,將纖維素進行封端,包覆在纖維素表面,使其相容性變差,在基體中相當于雜質(zhì),故其斷裂伸長率減小。甲基/乙基纖維素共混物與聚乳酸制備的復合材料,斷裂伸長率較純的PLA有50%的提高,結晶度減小,熱穩(wěn)定性變差。
【圖文】：

纖維素結構