亚麻纤维增强聚乳酸可降解复合材料的制备与性能.pdf

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1、第28卷第1期高分子材料科学与工程Vo1．28．No．12012年1月POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERINGJan．2012亚麻纤维增强聚乳酸可降解复合材料的制备与性能厉国清一，张晓黎，一，陈静波一，申长雨2，纪又新(1．郑州大学材料科学与工程学院，河南郑州450001；2．郑州大学橡塑模具国家工程研究中心，河南郑州450002)摘要：将制浆造纸用亚麻短纤维与聚乳酸(PLA)熔融共混，用注塑方法成型亚麻纤维／聚乳酸复合材料试样。通过差示扫描量热实验(DSC)、动态力学性能测试(DMA)、热重分析(TGA

2、)和力学性能测试等方法，研究了聚乳酸和亚麻纤维在不同质量配比下，复合材料热性能、动态力学性能和力学性能的变化规律。随着亚麻纤维的加入，复合材料的结晶度增大，热稳定性增强，储能模童得到提高，力学性能也有了明显变化：纤维含量为20％时，拉伸强度为45．88MVa，比纯PLA的增加了21％；同时，弯曲模量的增幅达到30％。’关键词：亚麻纤维；聚乳酸；复合材料；热性能；力学性能中图分类号：TB39文献标识码：A文章编号：1000—7555(2012)01—0143—04聚乳酸(PLA)是完全可生物降解高分子材料中最1．2主要仪器和设备具发展前景的

3、材料之一⋯。由于PLA具有可完全生HAAKE多功能流变仪系统：德国HAAKE公司；物降解性和以可再生资源为原料的植物来源性，且能HTF80W2型注塑机：宁波海天塑料机械有限公司；维持自然界碳循环平衡，因此PLA的开发应用不仅可MDSC2920型差示扫描量热仪：美国TA仪器公司；以减少废弃高分子材料对环境的污染，而且还能补充Pryis1型热重分析仪：美国PE仪器公司；Q8oo型动日益短缺的石油资源。目前PLA材料的应用已经由态力学分析仪：美国TA仪器公司；Instron5585落地早期的包装、医疗材料等短周期商品发展到日用品、农型万能材料实

4、验机：美国Instron公司。林水产业等长使用周期商品，甚至是汽车、电子、建筑1．3亚麻纤维儇乳酸复合材料的制备业等领域。亚麻纤维密度为1．40g／cm3～1．50g／cm3，弹性纯PLA结晶速度慢、质脆、韧性和耐热性差、成本模量为50GPa～70GPa，拉伸强度0．5GPa～1．5高，限制了其作为工程塑料的应用。植物纤维中的亚GPa。亚麻纤维含有70％～80％的纤维素、12％～麻纤维(Flax)价廉、易得且可再生，将亚麻纤维与PLAl5％的半纤维素、2．5％～5％的木质素、1．43％～制成复合材料能降低成本，改善材料的性能[2,3]。国

5、5．7％的果胶及1．2％～1．8％的蜡质等。本试验所用内外一些学者[4-9]进行了植物纤维增强PLA的研究。的亚麻纤维已经过硫酸盐法高温高压蒸煮后再处理，本文用注塑成型方法制备了Flax／PLA样条并对其进已去除所含的绝大部分木质素、果胶及蜡质等物质，得行表征。到了纤维素和部分半纤维。试验所用破碎后纤维的平均长度为3．52Film，平1实验部分均直径为10gm。分别取质量分数为l0％、2O％的亚1．1主要原料麻纤维和相应配比的PLA，在80℃烘箱中烘干6h；亚麻纤维浆板：牡丹江恒丰纸业股份有限公司生干燥后的原料用哈克流变仪的密炼模块塑炼共

6、混，实产，已经过硫酸盐法蒸煮、过氧化氢和氯气分别进行三验温度设定为165℃，转子转速为50r／min，塑炼8段漂洗至pHi7，再脱水干燥处理为商用浆板；聚乳酸min后用铜铲取出压片再破碎。(PLA)：3051D，NatureWorks。收稿I]期：2010—12．27基金项目：国家内然科学基金资助项闩(10772164，l1172272)；河南省自然科学基础研究项目(2010A430018)；2010年河南省科技创新杰出人才项目通讯联系人：陈静波，主要从事高分子材料加工及模具设汁lf1的力学问题，聚合物成型巾微观组织演化、聚合物成型CAE

7、的研究，E。mail：chenjlo@ZZU．edu，crt高分子材料科学与工程已破碎物料恒温干燥后用注塑机注射成型标准样进行拉伸和弯曲实验，测定拉伸强度、弯曲强度和弯曲条，注塑成型工艺条件：一段(喷嘴端)至四段温度依次模量。拉伸试验的试验标准为GB／T1040—92，拉伸为175℃、170℃、165℃、155℃，注射压力70MPa，速度是2mm／min，取6个试样平均值。弯曲试验的模温机温度设为50℃，冷却时间10s，保压时间12S。试验标准为GB／T9341—2000，两支座间距离是70试样分别记为A：纯PLA试样，B：10％Flax

8、+PLA试mm，速度为2mm／min，取6个试样测试后取平均值。样，C：20％Flax+PLA。2结果与讨论1．4亚麻纤维儇乳酸复合材料的性能测试与表征2．1DSC结果分析1．4．1差示扫描量