生物降解黃麻-PBS復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、隨著社會(huì)的發(fā)展和人類觀念的更新，人們的環(huán)保意識(shí)不斷提高，對(duì)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的可降解性也提出了新的要求。采用環(huán)保價(jià)廉的天然纖維作為增強(qiáng)相、可降解材料作為基體相，開(kāi)發(fā)具有優(yōu)良性價(jià)比的完全可生物降解復(fù)合材料，對(duì)于解決當(dāng)前的環(huán)境污染問(wèn)題和可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題有著重要的意義。黃麻纖維價(jià)格低廉，比強(qiáng)度和比模量等力學(xué)性能較高，作為復(fù)合材料增強(qiáng)相具有潛在的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。聚丁二酸丁二醇酯(PBS)于20世紀(jì)90年代進(jìn)入材料研究領(lǐng)域，并迅速成為可廣泛推廣應(yīng)用的通

2、用型完全生物降解塑料的研究熱點(diǎn)。 在此背景下，本文以黃麻短纖維為增強(qiáng)材料，以生物降解塑料聚丁二酸丁二醇酯(PBS)為基體，采用模壓成型技術(shù)制備完全生物降解的黃麻纖維增強(qiáng)PBS復(fù)合材料，討論不同脫膠程度、纖維含量、表面處理對(duì)黃麻/PBS復(fù)合材料性能的影響，并檢測(cè)黃麻/PBS復(fù)合材料的生物降解性。 為了研究纖維脫膠程度對(duì)黃麻/PBS復(fù)合材料性能的影響，對(duì)黃麻原麻纖維(殘膠率為14.37％)進(jìn)行不同程度的堿煮，得到殘膠率為4.

3、73％和2.60％的半脫膠黃麻纖維，并分別以原麻纖維和上述兩種半脫膠黃麻纖維為增強(qiáng)相制備復(fù)合材料。性能評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)，與純PBS相比，黃麻/PBS復(fù)合材料的強(qiáng)度和模量提高，伸長(zhǎng)率和韌性下降。原麻纖維增強(qiáng)PBS復(fù)合材料的強(qiáng)度、模量與純PBS相比提高不明顯；而殘膠率為4.73％和2.60％的黃麻纖維增強(qiáng)復(fù)合材料提高較大，三者的伸長(zhǎng)率和韌性差異不明顯。黃麻纖維殘膠率由4.73％降低為2.60％時(shí)，相應(yīng)復(fù)合材料的強(qiáng)度和模量提高不大。 對(duì)纖維含

4、量分別為10％、20％和30％的復(fù)合材料進(jìn)行性能比較發(fā)現(xiàn)，一定含量的黃麻纖維能夠顯著提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。隨著纖維含量增加，復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度先增大后減小，并在10％時(shí)達(dá)到最大值，比純PBS提高了30.1％；彎曲強(qiáng)度和模量都隨纖維含量增加而遞增，其中30％纖維含量復(fù)合材料的彎曲模量與純PBS相比提高了近2倍；伸長(zhǎng)率和韌性隨纖維含量的增加而逐漸減小。 通過(guò)拉伸、彎曲性能測(cè)試、紅外分析和掃描電子顯微鏡觀察，探討堿處理和硅烷偶聯(lián)劑KH

5、—570處理對(duì)材料性能的影響。結(jié)果表明：堿處理和硅烷偶聯(lián)劑KH—570處理均能夠提高黃麻纖維的表面粗糙度，從而改善黃麻纖維與PBS樹(shù)脂之間的界面粘結(jié)性能，提高黃麻/PBS復(fù)合材料的力學(xué)性能，其中彎曲模量提高十分顯著，分別比未處理黃麻增強(qiáng)復(fù)合材料增大了59.4％和90.2％。此外研究結(jié)果還表明，硅烷偶聯(lián)劑KH—570的處理效果比堿處理好。 在土埋條件下測(cè)試黃麻/PBS復(fù)合材料的生物降解性能，并對(duì)降解過(guò)程中材料的表面形貌進(jìn)行觀察。結(jié)