以過氧化二異丙苯為引發(fā)劑,甲基丙烯酸縮水甘油酯（GMA）為單體,通過熔融反應(yīng)制備了聚己內(nèi)酯（PCL）接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯（PCL-g-GMA）,用傅里葉紅外光譜（FTIR）和核磁共振氫譜（1H-NMR）表征了接枝物的化學(xué)結(jié)構(gòu),并以PCL-g-GMA為增容劑,考察了其添加對竹纖維/聚己內(nèi)酯（BF/PCL）復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與性能的影響。研究結(jié)果表明,FTIR和1H-NMR分析結(jié)果證實(shí)了GMA已成功接枝到PCL上。PCL-g-GMA添加后,竹纖維與PCL的界面相容性得到明顯改善,復(fù)合材料力學(xué)性能顯著提升,吸水率下降。在PCL-g-GMA添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%時,復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率比未增容BF/PCL復(fù)合材料分別增大了80%和70%。 

【文章來源】：化工進(jìn)展. 2017,36(11)北大核心EICSCD

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聚己內(nèi)酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯及聚己內(nèi)酯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯的紅外譜圖

牧系慕緱嬖鋈菁靶閱芨納啤?191·2結(jié)果與討論2.1增容劑PCL-g-GMA的制備及表征PCL、GMA及PCL-g-GMA的紅外光譜如圖1所示。圖1中1720cm–1和1715cm–1為羰基吸收峰，1637cm–1和940cm–1為GMA中C==C的伸縮振動和彎曲振動峰，907cm–1、908cm–1為環(huán)氧基的吸收峰[11]。PCL接枝GMA后，在1637cm–1和940cm–1處并沒有出現(xiàn)單體GMA中C==C的伸縮振動和彎曲振動峰，表明接枝物中沒有GMA單體殘留。但在908cm–1附近新增了環(huán)氧基的吸收峰，因此可以說明GMA已化學(xué)反應(yīng)接枝到PCL分子鏈上。圖2為PCL-g-GMA的1H-NMR譜圖，圖中a、b、c、d、e對應(yīng)于PCL主鏈上的各種H的位置，而峰1～7則代表了GMA中的各種質(zhì)子峰，進(jìn)一步佐證了GMA已接枝到PCL分子鏈上[12]。2.2增容劑PCL-g-GMA對BF/PCL復(fù)合材料力學(xué)性能的影響增容劑PCL-g-GMA添加對BF/PCL復(fù)合材料圖1聚己內(nèi)酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯及聚己內(nèi)酯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯的紅外譜圖圖2聚己內(nèi)酯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯的1H-NMR分析（BF質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%，下同）的拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線影響結(jié)果如圖3所示，其對應(yīng)得到的拉伸性能數(shù)據(jù)見表1。從表1可知，PCL的拉伸強(qiáng)度為13.7MPa，拉伸模量僅為（308±12.6）MPa，斷裂伸長率則高達(dá)(752.3±14.7)%，表明PCL是一種強(qiáng)度較低，模量低的韌性材料。BF加入以后，復(fù)合材料的模量顯著提高，但斷裂伸長率大幅下降，拉伸強(qiáng)度也微弱減小，這是由于BF為剛性材料，在提高剛性的同時，會降低其韌性，此外極性的BF與低極性的PCL相容性差，界面粘結(jié)弱，容易形成應(yīng)力集中點(diǎn)，以致于難以發(fā)揮纖維增強(qiáng)作用。增容劑PCL-g-GMA加入以后，BF/PCL復(fù)合材料的拉伸性能得到明顯提高。隨著增容劑PCL-g-GMA用量增加，BF/PCL復(fù)合材?

吸收峰，因此可以說明GMA已化學(xué)反應(yīng)接枝到PCL分子鏈上。圖2為PCL-g-GMA的1H-NMR譜圖，圖中a、b、c、d、e對應(yīng)于PCL主鏈上的各種H的位置，而峰1～7則代表了GMA中的各種質(zhì)子峰，進(jìn)一步佐證了GMA已接枝到PCL分子鏈上[12]。2.2增容劑PCL-g-GMA對BF/PCL復(fù)合材料力學(xué)性能的影響增容劑PCL-g-GMA添加對BF/PCL復(fù)合材料圖1聚己內(nèi)酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯及聚己內(nèi)酯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯的紅外譜圖圖2聚己內(nèi)酯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯的1H-NMR分析（BF質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%，下同）的拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線影響結(jié)果如圖3所示，其對應(yīng)得到的拉伸性能數(shù)據(jù)見表1。從表1可知，PCL的拉伸強(qiáng)度為13.7MPa，拉伸模量僅為（308±12.6）MPa，斷裂伸長率則高達(dá)(752.3±14.7)%，表明PCL是一種強(qiáng)度較低，模量低的韌性材料。BF加入以后，復(fù)合材料的模量顯著提高，但斷裂伸長率大幅下降，拉伸強(qiáng)度也微弱減小，這是由于BF為剛性材料，在提高剛性的同時，會降低其韌性，此外極性的BF與低極性的PCL相容性差，界面粘結(jié)弱，容易形成應(yīng)力集中點(diǎn)，以致于難以發(fā)揮纖維增強(qiáng)作用。增容劑PCL-g-GMA加入以后，BF/PCL復(fù)合材料的拉伸性能得到明顯提高。隨著增容劑PCL-g-GMA用量增加，BF/PCL復(fù)合材料的拉伸模量呈緩慢增大趨勢，拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率則先增大后減小，在增容劑PCL-g-GMA用量為10%時表現(xiàn)最佳，其拉伸強(qiáng)度為(22.5±0.2)MPa，斷裂伸長率為(13.6±0.1)%，比增容前BF/PCL復(fù)合材料分別增大了80%和70%，表明添加增容劑PCL-g-GMA對BF/PCL的界面增容和增強(qiáng)效果要明顯優(yōu)于采用鋁酸酯[7]、硅烷偶聯(lián)劑[4]及對纖維化學(xué)改性處理[9]等方法。這主要是因?yàn)樵趫D3不同PCL-g-GMA用量下BF/PCL復(fù)合材料的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線（BF/PCL復(fù)合材料中BF的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]竹纖維增強(qiáng)聚己內(nèi)酯復(fù)合材料制備工藝[J]. 紀(jì)雨辛,李新功,唐錢,朱凌波,盧立.  林產(chǎn)工業(yè). 2016(05)
[2]秸稈纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基復(fù)合材料界面改性研究新進(jìn)展[J]. 叢龍康,張效林.  化工進(jìn)展. 2015(11)
[3]接枝改性木纖維/聚己內(nèi)酯復(fù)合材料的制備與性能[J]. 王正良,羅衛(wèi)華,袁彩霞,吳義強(qiáng),唐忠榮.  高分子材料科學(xué)與工程. 2014(09)
[4]化學(xué)物理聯(lián)合微孔發(fā)泡成型制備聚己內(nèi)酯多孔材料[J]. 王小峰,蔣晶,侯建華,王市偉,李倩,Turng Lih-Sheng,申長雨.  化工學(xué)報. 2014(06)
[5]聚己內(nèi)酯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯的制備及對聚己內(nèi)酯/淀粉的增容作用[J]. 穆寄林,趙升云.  高分子材料科學(xué)與工程. 2013(12)
[6]可生物降解竹粉/聚己內(nèi)醋復(fù)合材料的制備及其性能[J]. 陳欽慧,李雪芳,林金火.  Journal of Forestry Research. 2009(03)



本文編號：3615024