改性納米纖維素-聚乳酸復合材料的制備及超臨界CO2發(fā)泡研究.pdf

1、聚乳酸是可降解高分子材料的研究熱點，具有良好的生物相容性和降解性，但聚乳酸質(zhì)硬而脆，熔體強度低，發(fā)泡成型困難。納米纖維素天然可再生，長徑比大、強度高，用納米纖維素改性聚乳酸，不僅可以提高聚乳酸的熔體強度，改善發(fā)泡性能，擴大其應用范圍，并且聚乳酸與納米纖維素均來源于生物質(zhì)資源，廢棄后可以生物降解，符合“可持續(xù)發(fā)展”和“綠色包裝”等理念。
　　本文首先通過乙酸酐對納米纖維素(NCC)表面進行化學改性，由紅外光譜FT-IR分析對比改性前

2、后的納米纖維素發(fā)現(xiàn)，乙酰改性納米纖維素在1750cm-1及1235cm-1左右出現(xiàn)了新峰，另外羥基峰有所減弱。改性后納米纖維素表面的部分羥基發(fā)生了反應，形成了羧基等一些新的基團。同時，固體核磁碳譜13C也證明了乙酰化改性的成功。通過酸堿滴定法和核磁共振氫譜1H都可以測得改性納米纖維素的取代度DS，為1.6左右。通過熱學性能(TG)、X射線衍射(XRD)和表面水接觸角測試發(fā)現(xiàn)，改性后納米纖維素的原始內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)基本被保留，改性是表面改性，

3、但是其結(jié)晶度有所降低，熱穩(wěn)定性有所下降，并且疏水性增強，極性減弱，提高了納米纖維素在非極性聚合物基體中的分散和界面粘附，從而可以提高復合材料的綜合性能。
　　以聚乳酸為基體，改性納米纖維素為增強相，溶液澆鑄法制得可降解改性納米纖維素/聚乳酸復合材料。通過透光率測試和場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)觀察發(fā)現(xiàn)，在聚乳酸基體中經(jīng)表面化學改性的納米纖維素比未改性的納米纖維素分散性要好，復合材料更加透明，但是隨著納米纖維素的增加，團聚現(xiàn)象加重。

4、通過熱學性能(TG)、動態(tài)熱機械性能(DMA)和流變性能分析可知，改性納米纖維素的添加不影響復合材料的熱失重情況并且?guī)缀醪挥绊懖牧系牟ＡЩD(zhuǎn)變溫度Tg。隨著改性納米纖維素含量的增加，復合材料的儲能模量G'、損耗模量G"和復數(shù)粘度η*提高，儲能模量增大更明顯，在低頻區(qū)接近損耗模量，改性納米纖維素限制了PLA大分子鏈的運動，復合材料的熔體黏彈性明顯提高。
　　最后通過超臨界CO2發(fā)泡制備改性納米纖維素/聚乳酸微孔發(fā)泡材料，優(yōu)化發(fā)泡工藝

5、，通過掃描電鏡(SEM)觀察泡孔形態(tài)，分析納米纖維素的改性和含量在發(fā)泡體系中的作用及影響。研究發(fā)現(xiàn)，在110℃、18MPa、2h的工藝條件下所得泡孔形態(tài)較好。對納米纖維素進行表面化學改性，能使其在聚乳酸基體中分散更加均勻，成核點增加，泡孔密度增大，泡孔結(jié)構(gòu)更優(yōu)。改性納米纖維素可以提高材料的熔體強度，改善發(fā)泡性能，并且在發(fā)泡體系中起到了異相成核作用，在一定范圍內(nèi)泡孔密度隨納米纖維素增加而提高。改性納米纖維素含量為6％時的泡孔平均直徑為6.