以水稻秸稈經(jīng)堿解、酸解得到的微晶纖維素(MCC)作為聚乳酸(PLA)的改性材料,通過溶液共混、流延成膜制備了PLA/MCC復(fù)合膜,采用傅里葉變換紅外光譜儀、差示掃描量熱儀、掃描電子顯微鏡等對其性能進(jìn)行了表征。結(jié)果表明:水稻秸稈中木質(zhì)素、半纖維素等雜質(zhì)大部分被有效除去,當(dāng)NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%時,去除率最大,MCC成功制備;當(dāng)MCC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.3%時,可以最大程度改善PLA/MCC復(fù)合膜的拉伸性能,MCC與PLA結(jié)合最好,而MCC的加入會使復(fù)合膜的熱穩(wěn)定性有所降低。 

【文章來源】：合成樹脂及塑料. 2020年02期 北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

NaOH用量對水稻秸稈纖維素收率的影響

從圖2可以看出:3 398 cm-1處的強(qiáng)吸收峰是纖維素和半纖維素等物質(zhì)中—OH所形成的締合氫鍵,MCC中此峰減弱,說明半纖維素被除去,因為半纖維素較纖維素更易水解;2 919 cm-1處是—CH3和—CH2—的伸縮振動峰;2 300 cm-1處是空氣中二氧化碳的累積雙鍵O=C=O的伸縮振動峰;1 750 cm-1處是酮、酯類物質(zhì)的—C=O形成的弱吸收峰,MCC在此處沒有吸收峰,說明化學(xué)處理法除去了這些物質(zhì);1 600,1 502 cm-1處是苯環(huán)中C=C骨架振動峰,MCC在1 600 cm-1處吸收峰明顯減弱,1 502 cm-1處吸收峰消失,而苯環(huán)主要存在于木質(zhì)素中,說明水稻秸稈中的木質(zhì)素基本被除去;1 374 cm-1處是—CH的彎曲振動峰;1 060 cm-1處是C—O的伸縮振動峰,纖維素、半纖維素、木質(zhì)素中都含有C—O,此峰的減弱說明半纖維素被除去;900 cm-1處的吸收峰是由C—O—C形成的;669 cm-1處對應(yīng)的可能是C—O—H的面外彎曲振動峰。由此說明,水稻秸稈經(jīng)過化學(xué)處理后,木質(zhì)素、半纖維素等雜質(zhì)大部分已經(jīng)被除去,得到的MCC純度較高。2.3 PLA/MCC復(fù)合膜的力學(xué)性能分析

從圖3可以看出:隨著MCC含量的增加,PLA/MCC復(fù)合膜的拉伸強(qiáng)度以及斷裂標(biāo)稱應(yīng)變大體上都呈先下降再上升再下降的趨勢。試樣F1[w(MCC)=2.9%]的拉伸強(qiáng)度和斷裂標(biāo)稱應(yīng)變低于純PLA,可能因為MCC添加量較少時,與PLA之間形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)較為疏松,且PLA與MCC的界面黏結(jié)性較弱,導(dǎo)致其力學(xué)性能較差;試樣F4[w(MCC)=8.3%]的拉伸強(qiáng)度和斷裂標(biāo)稱應(yīng)變最大,分別為17.75 MPa,2.0%,較純PLA薄膜提升了14.5%,25%;當(dāng)MCC質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過8.3%后,薄膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂標(biāo)稱應(yīng)變開始下降。主要是因為MCC是由纖維素經(jīng)過稀酸水解至極限聚合度的產(chǎn)物,顆粒尺寸極小,MCC具有很高的活性和很大的比表面積、表面能,MCC中的大量羥基提供的氫原子與PLA中的羰基氧原子形成氫鍵,所以MCC在PLA的氯仿溶液中分散均勻,溶液共混的效果良好,均勻混合形成的“海-島”結(jié)構(gòu)兩相體系的性能通常超出每個組分單獨存在時的性能;但因為MCC的聚合度低、表面活性高,當(dāng)MCC含量過高時,MCC分子會發(fā)生團(tuán)聚,導(dǎo)致MCC在PLA的氯仿溶液中分散不均勻,阻礙了MCC和PLA的相容,使復(fù)合膜結(jié)構(gòu)規(guī)整性下降,造成PLA/MCC復(fù)合膜的力學(xué)性能下降。2.4 DSC分析


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