納米纖維素/PLA復(fù)合材料的制備與表征
發(fā)布時(shí)間:2021-01-12 09:17
聚乳酸(PLA)是一種天然可降解高分子生物材料,因其良好的生物相容性和加工性能廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)藥等領(lǐng)域。但未改性PLA的韌性較差且結(jié)晶速率低,應(yīng)用范圍受到限制。納米纖維素或微纖化纖維素(MFC)是一種天然網(wǎng)狀植物纖維素,擁有納米級(jí)的直徑和極強(qiáng)的剛性與韌性。將其與PLA復(fù)合,提高PLA的韌性和剛性,有望制備高性能納米改性的生物降解復(fù)合材料,拓寬應(yīng)用領(lǐng)域。但MFC分子中含有大量羥基(-OH),具有較強(qiáng)親水性,而PLA屬典型的親油性材料,將二者進(jìn)行均勻分散復(fù)合非常困難。本文通過(guò)乳液共混法來(lái)制備MFC/PLA生物復(fù)合材料。采用激光粒度儀、掃描電鏡(SEM)、偏光顯微鏡(POM)、差示掃描量熱儀(DSC)、萬(wàn)能電子試驗(yàn)機(jī)、球壓痕硬度計(jì)等研究了 MFC/PLA生物復(fù)合材料的耐水性、分散性、斷面形貌、球晶形態(tài)、非等溫結(jié)晶性能和力學(xué)性能等。結(jié)果表明:(1)通過(guò)乳液共混法可將適量的MFC均勻分散在PLA基體中制備團(tuán)聚MFC/PLA生物復(fù)合材料,其中當(dāng)MFC質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.6%時(shí),可均勻分散在PLA基體中,MFC用量過(guò)大則易形成團(tuán)聚。(2) MFC/PLA復(fù)合材料的沖擊斷面的SEM圖像表明,當(dāng)MFC質(zhì)量分?jǐn)?shù)...
【文章來(lái)源】:天津科技大學(xué)天津市
【文章頁(yè)數(shù)】:56 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖3-l微纖化纖維素的粒徑分析直方圖??Fig.3-1?Microfibrillated?cellulose?particle?size?analysis?histogram??
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【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]可生物降解材料及其評(píng)價(jià)方法研究進(jìn)展[J]. 李彥磊,陳復(fù)生,劉昆侖,王洪杰,方志鋒. 化工新型材料. 2013(03)
[2]微細(xì)化纖維素改性技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 陳覺(jué)聲,劉淑貞,劉雄. 食品工業(yè)科技. 2012(19)
[3]植物源微纖化纖維素的制備及性能研究進(jìn)展[J]. 江澤慧,王漢坤,余雁,田根林,王昊. 世界林業(yè)研究. 2012(02)
[4]羧基化磁性納米微球的表面生物修飾方法[J]. 石良,王錫昌,劉源,盧瑛. 食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào). 2012(01)
[5]植物纖維增強(qiáng)聚乳酸可降解復(fù)合材料的研究[J]. 宋亞男,陳紹狀,侯麗華,賓月珍. 高分子通報(bào). 2011(09)
[6]SUPERIOR TENSILE EXTENSIBILITY OF PETG/PC AMORPHOUS BLENDS INDUCED VIA UNIAXIAL STRETCHING[J]. 傅強(qiáng). Chinese Journal of Polymer Science. 2011(01)
[7]納米纖維素研究及應(yīng)用進(jìn)展Ⅰ[J]. 袁曄,范子千,沈青. 高分子通報(bào). 2010(02)
[8]我國(guó)塑料工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 楊偉才. 工程塑料應(yīng)用. 2007(05)
[9]乳液聚合中的反應(yīng)型乳化劑研究進(jìn)展[J]. 朱明月,喬衛(wèi)紅,畢晨光,李鵬飛,李宗石. 化工進(jìn)展. 2006(05)
[10]晶須增強(qiáng)增韌聚合物基復(fù)合材料機(jī)理研究進(jìn)展[J]. 陳爾凡,陳東. 高分子材料科學(xué)與工程. 2006(02)
碩士論文
[1]聚乳酸/改性微原纖纖維素復(fù)合材料制備及性能研究[D]. 楊波.大連理工大學(xué) 2015
[2]聚乳酸/納米纖維素可降解食品包裝材料的制備與發(fā)泡研究[D]. 鄒萍萍.浙江大學(xué) 2013
本文編號(hào):2972586
【文章來(lái)源】:天津科技大學(xué)天津市
【文章頁(yè)數(shù)】:56 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖3-l微纖化纖維素的粒徑分析直方圖??Fig.3-1?Microfibrillated?cellulose?particle?size?analysis?histogram??
?■?n?r??麵??圖3-2?PLA和MFC/PLA復(fù)合材料的斷面形貌圖??Fig.3-2?images?of?fracture?morphology?of?PLA?and?MFC?/?PLA?composites??(a)?PLA?(b)?MFC/PLA?0.2mass/%?(c)?MFC/PLA?0.4mass/%?(d)?MFC/PLA?0.6mass/°/〇?(E)?MFC/PLA??0.8mass/%?(F)?MFC/PLA?lmass/%??3.5?MFC/PLA復(fù)合材料的球晶形態(tài)??圖3-3為純PLA和MFC/PLA復(fù)合材料在110°C等溫結(jié)晶2h的球晶形態(tài)?梢(jiàn)所??有樣品都呈現(xiàn)出典型的黑十字消光球晶特征,即加入MFC并不影響PLA的晶體結(jié)構(gòu)。??但純PLA球晶尺寸較大,加入MFC后球晶尺寸先減小而后又增加。當(dāng)MFC質(zhì)量分??數(shù)為0.6%時(shí),PLA的球晶尺寸最。▓D3-3(d))。由于MFC可起異相成核劑作用,用??量較小時(shí)可以顯著提高PLA的結(jié)晶成核密度、細(xì)化球晶,改善復(fù)合材料的沖擊性能。??但用量過(guò)多G1.0%)時(shí),由于團(tuán)聚使異相成核作用減弱,球晶尺寸增大且沖擊性能下降,??與材料斷面形貌和力學(xué)性能的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)。??19??
0.0?0.2?0.4?0.6?0.8?1.0?1.2??w(MFC)/%??圖3-4?MFC含量對(duì)復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度和彈性模量的影響??Fig.3-4?Effect?of?MFC?content?on?tensile?strength?and?elastic?modulus?of?the?composites??22?-??■??v°:?Z\??r:/??14??.?i?.?i?.?i?.?i?.?1?.?i?.?*??0.0?0.2?0.4?0.6?0.8?1.0?1.2??w(MFC)/%??圖3-5?MFC含量對(duì)復(fù)合材料斷裂伸長(zhǎng)率的影響??Fig.3-5?Effect?of?MFC?content?on?elongation?at?break?of?the?composites??3.7.2?MFC/PLA復(fù)合材料彎曲性能??圖3-6為MFC含量對(duì)MFC/PLA復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度和彎曲模量的影響?梢(jiàn)復(fù)合??材料彎曲強(qiáng)度和彎曲模量隨MFC含量的變化趨勢(shì)與拉伸性能類(lèi)似,均呈現(xiàn)先增加而??后減小,且在MFC含量為0.6%時(shí)達(dá)到最大。純PLA的彎曲強(qiáng)度和彎曲模量分別為??61.8MPa和2348MPa,添加0.6%?MFC的復(fù)合材料,其彎曲強(qiáng)度和彎曲模量分別為??22??
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]可生物降解材料及其評(píng)價(jià)方法研究進(jìn)展[J]. 李彥磊,陳復(fù)生,劉昆侖,王洪杰,方志鋒. 化工新型材料. 2013(03)
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[3]植物源微纖化纖維素的制備及性能研究進(jìn)展[J]. 江澤慧,王漢坤,余雁,田根林,王昊. 世界林業(yè)研究. 2012(02)
[4]羧基化磁性納米微球的表面生物修飾方法[J]. 石良,王錫昌,劉源,盧瑛. 食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào). 2012(01)
[5]植物纖維增強(qiáng)聚乳酸可降解復(fù)合材料的研究[J]. 宋亞男,陳紹狀,侯麗華,賓月珍. 高分子通報(bào). 2011(09)
[6]SUPERIOR TENSILE EXTENSIBILITY OF PETG/PC AMORPHOUS BLENDS INDUCED VIA UNIAXIAL STRETCHING[J]. 傅強(qiáng). Chinese Journal of Polymer Science. 2011(01)
[7]納米纖維素研究及應(yīng)用進(jìn)展Ⅰ[J]. 袁曄,范子千,沈青. 高分子通報(bào). 2010(02)
[8]我國(guó)塑料工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 楊偉才. 工程塑料應(yīng)用. 2007(05)
[9]乳液聚合中的反應(yīng)型乳化劑研究進(jìn)展[J]. 朱明月,喬衛(wèi)紅,畢晨光,李鵬飛,李宗石. 化工進(jìn)展. 2006(05)
[10]晶須增強(qiáng)增韌聚合物基復(fù)合材料機(jī)理研究進(jìn)展[J]. 陳爾凡,陳東. 高分子材料科學(xué)與工程. 2006(02)
碩士論文
[1]聚乳酸/改性微原纖纖維素復(fù)合材料制備及性能研究[D]. 楊波.大連理工大學(xué) 2015
[2]聚乳酸/納米纖維素可降解食品包裝材料的制備與發(fā)泡研究[D]. 鄒萍萍.浙江大學(xué) 2013
本文編號(hào):2972586
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