生物塑料P（3HB-co-4HB）/木粉复合材料的研究

论文摘要

分别采用熔融接枝法和微波固相接枝法制备了3羟基丁酸酯-co-4羟基丁酸酯[P（3HB-co-4HB）]和马来酸酐（MAH）接枝共聚物P（3HB-co-4HB）-g-MAH增容剂。通过熔融挤出法制备了聚[P（3HB-co-4HB）]/木粉复合材料。借用红外光谱仪对增容剂的结构特性进行了测试表征,借用接触角测定仪、偏光显微镜、毛细管流变仪、哈克流变仪、扫描电子显微镜和电子万能试验机等研究了几种助剂对复合材料流变性能、加工性能、力学性能、形态结构的影响。此外,加入聚乳酸（PLA）制备了P（3HB-co-4HB）/PLA/木粉三元共混复合材料。研究结果表明：（1）铝锆偶联剂可显著改善P（3HB-co-4HB）和木粉的相容性,使复合材料缺口冲击强度增加43.4%；光亮润滑剂则可改善复合材料的外观和加工性能,使复合材料的表面光泽度明显提高。（2）在熔融接枝法中,随着MAH及BPO用量的增加,接枝率呈先增大后降低的趋势。在适当条件下,P（3HB-co-4HB）与MAH可进行微波固相接枝反应。与纯P（3HB-co-4HB）相比,P（3HB-co-4HB）-g-MAH的接触角明显减小,亲水性提高,球晶尺寸变小,缺口冲击强度显著提高,热稳定性提高。P（3HB-co-4HB）-g-MAH/木粉复合材料的力学性能优于P（3HB-co-4HB）/木粉复合材料,一步法挤出工艺明显优于两步法挤出工艺。P（3HB-co-4HB）-g-MAH （BPO/MAH=0.3/4）作为增容剂加入复合材料后明显提高了体系的力学性能,且P（3HB-co-4HB）-g-MAH用量为5phr时达到最佳。（3）随着聚乳酸（PLA）含量增大,复合材料拉伸强度显著增大,缺口冲击强度先下降后升高,且复合材料的热稳定性显著提高；随着木粉添加量的增大,复合材料表观黏度增大,加工性能变差,综合力学性能下降。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 生物降解材料与生物基材料
• 1.2 聚羟基脂肪酸酯（Polyhydroxyalkanote,PHAs）简介
• 1.3 聚（3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯）简介
• 1.4 聚（3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯）改性研究
• 1.4.1 生物改性
• 1.4.2 物理改性
• 1.4.3 化学改性
• 1.5 木塑复合材料简介
• 1.5.1 木塑复合材料的分类
• 1.5.2 木塑复合材料的发展状况
• 1.5.3 木塑复合材料的应用
• 1.5.4 木塑复合材料的前景
• 1.6 本论文研究的目的及意义
• 1.7 本论文研究的主要内容
• 2 实验部分
• 2.1 原料与设备
• 2.2 样品制备及测试表征
• 2.2.1 原料预处理
• 2.2.2 样品制备
• 2.2.3 测试与表征
• 3 结果与讨论
• 3.1 原料干燥条件的优化
• 3.1.1 P（3HB-co-4HB）的干燥温度对性能的影响
• 3.1.2 木粉的干燥温度对性能的影响
• 3.2 P（3HB-co-4HB）/木粉复合材料基本配方的研究
• 3.2.1 正交分析确定基本助剂添加量
• 3.2.2 偶联剂处理木粉对P（3HB-co-4HB）/木粉复合材料性能的影响
• 3.2.3 润滑剂对P（3HB-co-4HB）/木粉复合材料性能的影响
• 3.3 P（3HB-co-4HB）/木粉复合材料体系增容性的研究
• 3.3.1 P（3HB-co-4HB）接枝MAH的反应机理
• 3.3.2 P（3HB-co-4HB）熔融接枝MAH的研究
• 3.3.3 P（3HB-co-4HB）熔融接枝MAH对复合材料性能的影响
• 3.3.4 P（3HB-co-4HB）微波固相接枝MAH的研究
• 3.3.5 P（3HB-co-4HB）微波固相接枝MAH对复合材料性能的影响
• 3.4 P（3HB-co-4HB）/木粉复合材料加入可降解聚合物聚乳酸的研究
• 3.4.1 聚乳酸对复合材料流变性能的影响
• 3.4.2 聚乳酸对复合材料加工性能的影响
• 3.4.3 聚乳酸对复合材料TGA的影响
• 3.4.4 聚乳酸对复合材料力学性能的影响
• 3.4.5 聚乳酸对复合材料断面形态的影响
• 3.5 P（3HB-co-4HB）/木粉复合材料木粉高填充量的研究
• 3.5.1 木粉含量对复合材料流变性能的影响
• 3.5.2 木粉含量对复合材料加工性能的影响
• 3.5.3 木粉含量对复合材料TGA的影响
• 3.5.4 木粉含量对复合材料力学性能的影响
• 3.5.5 木粉含量对复合材料断面形态的影响
• 4 结论
• 5 展望
• 6 参考文献
• 7 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 8 致谢