天然蛋白质纤维增强聚乳酸复合材料的制备与性能研究

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1、浙江理工大学硕士学位论文摘要聚乳酸(PLA)作为少数己被美国FDA批准的生物降解性医用材料，在当今生物医学领域得到了广泛的关注。但纯粹的聚乳酸作为材料，尤其是医用材料存在不少缺陷，最显著的是力学性能和亲水性差。本文主要讨论了溶液法制成的天然蛋白质纤维增强聚乳酸的制备方法和其性能。将纤维含量分别为10Wt％、15Wt％、20Wt％、25Wt％、30Wt％的试样进行比较，分析纤维含量对天然蛋白质纤维增强聚乳酸拉伸、弯曲和冲击性能的影响；将纤维分别切成约3mm、6mm、10mm、15mm长制成试样进行比较，分析纤维长度对天然蛋白质纤维增强聚乳酸拉伸、弯曲和冲击性能的影响。最后，比较了

2、天然蛋白质纤维脱胶前后增强聚乳酸的性能以研究脱胶处理对纤维增强聚乳酸对复合材料力学性能的影响以及退火处理对复合材料力学性能的影响。得到如下主要结论：1．纤维增强聚乳酸的性能比聚乳酸的性能有明显改善。2．通过对天然蛋白质纤维分散性研究发现，PLA溶液浓度对纤维分散性影响很大，当浓度>0．249／ml时，纤维不能分散，在100ml浓度为0．249／ml的溶液中的最大分散量为O．193．经脱胶处理的天然蛋白质纤维，当纤维含量在10Wt％到30Wt％之间时，天然蛋白质纤维增强聚乳酸试样的拉伸强度随着纤维含量增强有明显变化；弯曲强度和模量都随纤维含量增加而递增。当纤维长度在3mm至15m

3、m之间时，天然蛋白质纤维增强聚乳酸试样拉伸强度随着纤维含量增加而递增，但增加程度不大；弯曲强度和模量都随纤维长度增加而递增。纤维增强聚乳酸拉伸强度不显著是由于天然蛋白质纤维与聚乳酸界面结合不理想的结果。4．天然蛋白质纤维掺入聚乳酸导致天然蛋白质纤维增强聚乳酸试样的断裂伸长率减小，即天然蛋白质纤维增强聚乳酸的延性下降。当纤维含量在10Wt％到30Wt％之间时，试样的延性随纤维含量增加而递减。当纤维长度在3mm至15mm之间时，试样的延性也随纤维长度增加而递减。5．天然蛋白质纤维掺入聚乳酸导致天然蛋白质增强聚乳酸试样的冲击强度提高。当纤维含量在10W％到30Wt％之间时，冲击强度随

4、纤维含量增加而递增。天然蛋白质纤维的存在使得纤维增强聚乳酸模量得到明显的改善。浙江理工大学硕士学位论文6．与脱胶天然蛋白质纤维类似，蚕丝纤维的加入使聚乳酸的强度、模量及冲击强度提高，但使其断裂伸长率降低。其中丝素蛋白纤维增强聚乳酸的拉伸强度、拉伸模量、冲击韧性都比未脱胶纤维增强聚乳酸高，但弯曲强度和弯曲模量却比未脱胶纤维增强聚乳酸低，由于脱胶前后纤维的形状、结构都有较大的差别，因此，比较脱胶前后纤维对聚乳酸增强效果的影响需要进一步的严格试验条件。7．DMTA测试表明退火处理对提高复合材料的力学性能是有利的。总之，天然蛋白质纤维的加入是聚乳酸的强度、模量及冲击强度提高，但使断裂伸

5、长率降低。另外，要使天然蛋白质纤维增强聚乳酸性能有较大提高，改善天然蛋白质纤维和聚乳酸之间的界面强度是必要的。关键词：天然蛋白质纤维、聚乳酸、复合材料制备、纤维含量、纤维长度、力学性能II浙江理工大学硕士学位论文ABSTRACTPolylactic(PLA)asaminorityofbiodegradationmedicalfunctionmaterialmathadbeenratifiedbyFDAinAmerican，whichobtainedextensiveattentioninbiomedicinefield．ButpurePolylactic(PLA)asamate

6、rialexistsmuchdefect，especiallymedicalfunctionmaterial，thepoormechanicalpropertyandhydrophilicitywerethehighspotofdefect．Inthisthesis，propertiesofnaturalproteinfiberreinforcedPLAsamplespreparedbysolutionmethodarestudied．Thetensile，flexuralandimpactbehaviorsofsamples、析tlldifferentfibercontent

7、sareinvestigatedbycomparingfivekindsofcompositeswhosefibercontentsarelO，l5，20，25and30Wt％；Thetensile，flexuralandimpactbehaviorsofsampleswithdifferentfiberlengtharealsoinvestigatedbycomparingfourkindsofcompositeswhosefiberarerespectivelychoppedtoappr