亚麻纤维增强立构聚乳酸复合材料的研究初探.pdf

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1、学校代号：10255学号：2120326东华大学亚麻纤维增强立构聚乳酸复合材料的研究初探PRELIMINARYSTUDYONTHEFLAXFIBREREINFORCEDPOLYLACTIDESTEREOCOMPLEXCOMPOSITES学科专业：纳米纤维及杂化材料作者姓名：明瑞豪导师：张慧慧答辩日期：2015年01月东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容

2、。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日东华大学硕士学位论文亚麻纤维增强立构

3、聚乳酸复合材料的研究初探亚麻纤维增强立构聚乳酸复合材料的研究初探摘要聚乳酸（PLA）因其良好的生物相容性、力学性能、加工性能以及无毒性等特点而被广泛地应用于包装、服装、农业以及医用材料等领域，但其自身也存在结晶速率慢、性脆及耐热性差等缺点，这大大地限制了聚乳酸的应用范围。因此，近年来发展耐热性聚乳酸，即立构聚乳酸(stereocomplexPLA,sc-PLA)成为了研究热点，其熔点约为230℃，比均聚物（hc）提高近50℃。sc-PLA可由PLA的两种旋光异构体聚左旋乳酸（PLLA）与聚右旋乳酸（PDLA）共混（熔融/溶液）而成，形成立构晶体(s

4、tereocomplexcrystallites,sc)的最佳共混比例是1:1。但采用等比例PLLA/PDLA熔融共混法制备sc-PLA中常含有少量hc晶体，其力学性能也呈降低的趋势。因此，本文探讨采用亚麻纤维（flax）作为增强纤维，通过熔融共混和注塑成型制备亚麻纤维增强立构聚乳酸（flax/sc-PLA）复合材料，以获得耐热性能及力学性能同时改善的sc-PLA复合材料，从而拓宽PLA复合材料在汽车部件、装饰装修、包装等领域的应用。由于原料PLLA和PDLA的分子特性如光学纯度、相对分子质量、消旋性以及熔点等对立构晶体的形成有着极其重要的影响，故

5、本文首先选取了三种PLLA和两种PDLA原料，对其基本性质进行了测试比较分析。最终选择了消旋程度最低、粘均相对分子质量较为接近、适合注塑的PLLA-3和PDLA-1作为制备立构聚乳酸及其复合材料的原料。在上述原料的基础上，本文以亚麻纤维作为增强纤维，采用等比例PLLA/PDLA熔融共混和注塑成型法制备了10%flax/sc-PLA复合材料，并与sc-PLA和均聚物PLLA的性能进行比较。结果表明：sc-PLA与10%flax/sc-PLA复合材料中sc晶体与均聚物hc晶体并存，亚麻纤维的加入起了成核作用，有利于提高复合材料的结晶度和sc晶体生成率（

6、fsc），fsc由66.4%提高到92.7%；与PLLA相比，sc-PLA的耐热性能虽有所增强，但力学性能还有待提高。通过10%亚麻纤维增强之后，复合材料力学性能明显改善，其拉伸强度、杨氏模量以及悬臂梁缺口冲击强度比sc-PLA分别提高了34.1%、49.8%和289.1%；此外，10%flax/sc-PLA复合材料的耐热性能也较好，其维卡软化温度达到了155.6℃，比PLLA提高~92℃。为了进一步改善sc-PLA基体与亚麻纤维的界面强度并提高复合材料的力学性能，本文探讨了亚麻纤维的碱处理和硅烷偶联剂处理这两种表面改性方式对10%flax/sc-

7、PLA复合材料的结构与性能的影响。结果表明：碱处理后亚麻纤维表I东华大学硕士学位论文亚麻纤维增强立构聚乳酸复合材料的研究初探面附着的半纤维素等被去除，而硅烷偶联剂的处理效果不明显；表面改性对复合材料的结晶度影响较小；未经改性处理的复合材料的力学性能和耐热性能都最佳，碱处理的次之，而硅烷处理的最低。以上结果表明亚麻纤维的表面改性并未有效改善flax/sc-PLA复合材料的性能。鉴于10%flax/sc-PLA复合材料的力学性能尚有提升空间，本文进一步探索了亚麻纤维含量对于flax/sc-PLA复合材料结构与性能的影响。结果表明：随着亚麻纤维含量的增加

8、，flax/sc-PLA复合材料结晶度逐渐提高，sc晶体生成率fsc也随之提高，当亚麻纤维含量增加到30%时，fsc达到了