生物基PBS-纖維素復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、生物可降解高分子材料近年來(lái)受到人們的廣泛關(guān)注,它不僅可以解決環(huán)境的污染問(wèn)題,而且緩解了當(dāng)前社會(huì)的能源危機(jī)。目前,部分可降解的高分子材料已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化,但是其價(jià)格高、且性能并不能滿足應(yīng)用的要求。因此,將竹纖維(BF)和醋酸纖維素(CDA)等天然高分子材料與可降解高分子復(fù)合,開(kāi)發(fā)完全基于可再生資源的生物基復(fù)合材料,不僅可以降低成本,也可以使力學(xué)等性能得到提高,擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。其中,聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是一種半結(jié)晶的可降解聚酯,具有較

2、好的力學(xué)性能,將其與纖維復(fù)合需要解決的問(wèn)題是如何提高兩者的界面作用。
　　 本論文通過(guò)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP),將與PBS相容性良好的聚合物聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯(PPEGMA)接枝到竹纖維表面,改性后的竹纖維與改性前的竹纖維分別與PBS進(jìn)行熔融擠出共混,并注塑成型。對(duì)改性后的竹纖維采用傅立葉變換紅外光譜儀(FTIR),X-射線光電子能譜(XPS),掃描電鏡(SEM),熱穩(wěn)定性(TGA)進(jìn)行表征,結(jié)果表明PPEGMA成功的

3、接枝到竹纖維表面,由于PPEGMA鏈段的熱穩(wěn)定性較差,使得接枝后的竹纖維熱穩(wěn)定性有所降低。對(duì)復(fù)合材料的斷面形貌,力學(xué)性能,吸水率,熱穩(wěn)定性,結(jié)晶行為,結(jié)晶形貌進(jìn)行了表征和測(cè)試。結(jié)果表明改性后的竹纖維與基體PBS之間的相容性明顯較改性前有了明顯的改善,相互作用力增強(qiáng)；而拉伸性能的測(cè)試則進(jìn)一步證明了這一結(jié)果,含有改性竹纖維的復(fù)合材料相比于改性前其拉伸性能,彈性模量,斷裂伸長(zhǎng)率都有所提高,其中含有15％竹纖維的PBS／BF@PPEGMA的彈性

4、模量提高到318.6 MPa；由于改性后的竹纖維含有穩(wěn)定性較差的PPEGMA鏈段,因此含有改性竹纖維的復(fù)合材料穩(wěn)定性有所下降；BF對(duì)PBS起誘導(dǎo)成核作用,相比純PBS,復(fù)合材料的結(jié)晶焓和熔融焓有所下降,PPEGMA鏈段的存在增強(qiáng)了BF和PBS之間的相互作用,導(dǎo)致PBS鏈段更為柔韌,結(jié)晶溫度更高；PBS／BF@PPEGMA界面性能的改善,以及吸水率的降低,均表明BF表面的大量羥基都參與反應(yīng)而被PPEGMA取代。
　　 將PBS與二

5、醋酸纖維素(CDA)在混合溶劑溶液共混,采用流延成膜法制備了PBS／CDA復(fù)合膜。采用傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR),大角X射線衍射(WXAD),掃描電鏡(SEM),偏光形貌(POM),差示掃描量熱儀(DSC),熱重分析(TGA)和萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)對(duì)復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)、形貌,結(jié)晶行為和力學(xué)性能進(jìn)行了表征和測(cè)試,結(jié)果表明,PBS的羰基與CDA的羥基之間形成氫鍵,XRD和DSC分析表明,PBS的結(jié)晶行為受到氫鍵的抑制。SEM和POM結(jié)果顯示,未出現(xiàn)