聚乳酸增韧增强复合材料的制备及性能表征

论文摘要

随着经济的发展,石油的储存量越来越少,其可替代产品的开发势在必行。聚乳酸（PLA）是可以进行挤出、注塑、吹瓶及熔融纺丝等的材料,但是由于PLA本身韧性较差,通常要对其进行增韧、增强改性。本文分别采用聚苯乙烯-乙烯-丁烯-聚苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）及马来酸酐接枝聚苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEBS-g-MAH）与PLA熔融共混,改善PLA的韧性,改性之后材料显示良好的韧性；并且通过实验分析PLA/SEBS共混体系具有良好的形状记忆效应。利用玻璃纤维（GF）与PLA纤维的复合纱制作成针织物布料,用平板硫化机制作GF/PLA复合材料。采用SEBS-g-MAH增韧PLA,经过增韧之后,共混体系的断裂伸长率增加明显；随着增韧剂含量的增加,共混体系的冲击强度越来越大,在含量为5%和20%时,共混体系的冲击强度较明显增加。采用SEBS增韧PLA,经过增韧之后,共混体系的断裂伸长率增加明显。实验研究两种增韧体系在低温强迫高弹形变下的形状记忆性能。分析了PLA/SEBS-g-MAH和PLA/SEBS体系中伸长率、拉伸次数、温度对共混体系形状记忆性能的影响。实验结果表明随着伸长率的增加,PLA/SEBS的形状固定率有增大的趋势,而PLA/SEBS-g-MAH的形状固定率几乎没有变化。随着拉伸次数的增加,PLA/SEBS的强度保留率基本不降低,在90%左右；PLA/SEBS-g-MAH强度保留率基本不降低,在85%左右。在70℃以下,PLA/SEBS-g-MAH和PLA/SEBS共混体系的回复时间受温度影响明显,随温度的增加而明显的降低；而当温度达到70℃后,回复时间随温度的升高并没有明显降低。本文首次采用GF/PLA纤维复合纱制作玻璃纤维增强PLA复合材料。在不同工艺条件下制备GF/PLA复合材料,对拉伸性能进行了分析比较,选择最佳的制备条件。实验表明复合纱针织物在其经向热预拉伸后,制作的复合材料的拉伸强度在经向和纬向方向拉伸,其拉伸强度比未经预拉伸时都有较大程度的提高。分析复合材料的电镜图片,发现利用这种方法制备GF/PLA的树脂浸渍充分,而且GF的长径比值较大,在一定程度上提高了两者的界面粘合力,有利于复合材料的力学性能的提高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 PLA的发展
• 1.2 PLA增韧增强改性研究现状
• 1.2.1 PLA增韧研究现状
• 1.2.2 PLA增强研究现状
• 1.3 PLA材料的应用
• 第二章 SEBS--MAH增韧PLA性能的研究
• 2.1 增韧PLA材料的研究
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 原料
• 2.2.2 实验仪器和设备
• 2.2.3 试样制备
• 2.2.4 性能测试及结构表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 增韧剂对共混体系力学性能的影响
• 2.3.2 增韧剂含量对流变性能的影响
• 2.3.3 热稳定性分析
• 2.3.4 共混体系的形貌分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 SEBS增韧PLA的力学性能的研究
• 3.1 SEBS增韧剂的应用及其记忆性能的研究
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 原料
• 3.2.2 实验仪器和设备
• 3.2.3 试样制备
• 3.2.4 性能测试及结构表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 力学性能分析
• 3.3.2 增韧剂含量对流变性能的影响
• 3.3.3 材料的热性能分析
• 3.3.4 共混体系的形貌分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 玻璃纤维（GF）增强PLA材料的制备及性能表征
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 实验仪器及分析测试仪器
• 4.2.3 性能测试及表征
• 4.2.4 GF/PLA复合材料的试样制备
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 力学性能分析
• 4.3.2 GF/PLA复合材料热力学性能变化
• 4.3.3 GF/PLA复合材料断裂面形态分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士期间论文发表情况
• 致谢
• 学位论文修改说明