玻璃纤维增强聚乳酸复合材料的增韧改性研究

研 究 了玻 璃纤 维 添 加 量 、 韧 剂 用 量对 复 合 材 料力 学 性 能 的影 响 ， 增 并结 合 扫 描 电镜 等 仪 器 对其 增 强及 增 韧 改性 的机 理进 行 了研
究 。结 果 表 明 ： Ｖ 。Ｏ －－ Ｅ Ａ Ｐ Ｅ ｇＭＡＨ， Ｐ － － ＨＤ ＥｇＭＡＨ 不 仅 改 善复 合 材 料 的 冲击 性 能 ， 且 所制 备 的复合 材 料 的拉 伸 强 度 、 曲强 而 弯
典 型 的增 强 增 韧 效 果 ， 中 Ｐ Ａ／ ／ ＶＡ 复 其 Ｌ ＧＦ Ｅ
增韧剂质量分数， ％ （ ｂ ）弯 曲 强度
合材 料 的 拉 伸强 度 、 曲强 度 、 曲模 量及 冲击 弯 弯
强度 分别 比质量 分 数 ４ Ｇ Ｏ Ｆ的 Ｐ Ａ／ Ｌ ＧＦ复 合 材料 的提 高 了约 １ ％ ， ３ ，２ 和 ９ ； Ｌ ３ ２ ２ ３ Ｐ Ａ／
左右 ， 已经达 到 了最 大值 ， Ｆ进 一 步 增 加 ， Ｇ 冲击 强度 开始 明显 下 降 。与此 相对应 ， 加 了质量 分 添 数 ４ Ｅ ＶＡ， ＯＥ ｇＭＡＨ 和 ＨＤ Ｅ ｇ ＭＡＨ Ｐ －— Ｐ ——
其 自身韧 性及与 Ｐ Ａ体 系的相容 性较差 ， 以体 Ｌ 所
现 出来 的增韧效果要 差一些 。 为 了研 究 Ｅ ＶＡ 等 增 韧 剂 添 加 量 对 Ｐ Ａ／ Ｌ
聚乳 酸 （ Ｌ 是 一 种 可 降 解 环 保 型 高 分子 Ｐ Ａ） 材料， 具有 良好 的生 物 相 容性 、 菌 性 及 较 高 的 抗
和 界 面 设 计 人 手 ， 用 乙 烯／ 酸 乙烯 共 聚 物 采 醋 （ ＶＡ） 马来 酸酐 接枝 乙烯辛 烯共 聚物 （ ＯＥ ｇ Ｅ 、 Ｐ —— ＭＡＨ） 马来 酸 酐 接枝 高 密 度 聚 乙烯 （ 、 ＨＤＰ —一 Ｅ ｇ
度 也 得 到 了一 定 程 度 的 提 高 ； ＨＤ ＥｇＭＡＨ 相 比 ，Ｖ 与 Ｐ －－ 与 Ｐ －－ ＥＡ ＯＥｇＭＡＨ 对 复合 材 料 表 现 出更 佳 的增 强 增 韧效 果 。
关键 词： 聚 乳酸 玻璃 纤维 增强 增韧 复 合 材料 力 学性 能 增 韧 剂
Ｔｏ ｇ ｎｉ ｇ Ｍ ｏ ｉ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ａ ｓ Ｆｉ ｅ — ｉ ｏ ｃ ｄ ｕ ｈｅ ｎ ｄ ｆｃ ｔｏ ｆ Ｇｌ ｓ ｂ ｒ Ｒｅ ｎｆ ｒ ｅ ＰＬＡ Ｃｏ ｐ ｓ ｔ ｓ ｍ ｏ ｉｅ
Ｇ Ｆ复合 材料 性能 的影 响规 律 ， ２给 出 了增 韧 图 剂用 量对 ＧＦ质量 分 数 为 ２ 的复 合 材料 力 学 Ｏ
性 能的影 响 。
的 Ｐ Ａ， 本体 的拉 伸 、 曲等性 能均 低 于 Ｐ Ａ Ｌ 其 弯 Ｌ
纯树 脂 体 系 的 ， 中 Ｐ Ａ／ ＶＡ 和 Ｐ Ａ／ ０Ｅ 其 Ｌ Ｅ Ｌ Ｐ —
Ｅ ＶＡ， ＯＥ ｇ Ｍ ＡＨ ， Ｐ —— ＨＤＰ — — ＡＨ 的 Ｐ Ａ／ ＥｇＭ Ｌ
罄 坦静 鑫 黾静
ＧＦ复 合 材 料 的 冲 击 强 度 比 同 等 Ｇ 含 量 的 Ｆ Ｐ Ａ／ Ｆ复 合 材 料 的 分 别 提 高 了约 ５ ， ３ Ｌ Ｇ ０ ４
和 ２ ， Ｏ 拉伸 强 度 和 弯 曲 强 度 及 弯 曲模 量 也 比 Ｐ Ａ／ Ｆ复合 材料 的 有 了不 同程 度 的提 高 。在 Ｌ Ｇ ＧＦ 质 量 分 数 达 到 ４ 时 ， 加 了 Ｅ Ｏ 添 ＶＡ 和 Ｐ —— ＯＥ ｇ ＭＡＨ 的 Ｐ Ａ／ Ｌ ＧＦ复合材 料 呈现 出更 为
ｔ ｎ ｓ ｒ ｗ ｅ ｒ ｄ ｒ ｎ ｔ ｅ ｗｉ － ｃｅ ｘｔｕ ｅ ，ａ ｄ ｈ ｎ ｔ ｃ ｍｐ ｓｔ ｓ ｈｅ ｏ ｏ ｉｅ ｗｅ ｅ ｒ ｍｏ ｉｉｄ ｂ ＥＶＡ ， ＰＯＥ－ ＭＡ Ｈ ， ｏ ｄｆ ｙ ｅ ｇ— ｒ ＨＤＰＥ－ － ＡＨ ｆ ｒ ｏ ｇ ｎ ｎ ． Ｔｈ ｉｆｕ ｎ ｅ ｆ ｔ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔ ｆ ｇ ａ ｓ ｉ ｅ ｎ ｔ ｕ ｈ ｎｎ ａ ｇＭ ｏ ｔ ｕ ｈｅ ｉ ｇ ｅ ｎ ｌ ｅ ｃ ｏ ｈ ｏ ｔ ｎ ｏ ｌ ｓ ｆｂ ｒ ａ ｄ ｏ ｇ ｅ ｉｇ — ｇ ｎｔ ｈｅ ｅ ｓ ｏｎ ｔ ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｌ ｒ ｐ ｒｉｓ ｏ ｈ ｏ ｏｓｔ ｓ ｃ ａ ｉａ ｐ ｏ ｅ ｔｅ ｆ ｔ ｅ ｃ ｍｐ ｉｅ ｗａ ｓ ｓ ｅ ｔｃ ｌｙ ｔ ｄ ｅ ｓ ｙ ｔ ｍａ ｉａｌ ｓｕ ｉｄ， ａ ｄ ｔ ｅ ｒ ｉ ｎ ｈ ｅｎ— ｆ ｒ ｉ ｇ ａ ｄ ｔ ｕ ｈ ｎ ｎ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ｏ ｃｎ ｎ ｏ ｇ ｅ ｉ ｇ ｃ ａ ｉｍ ｏ ｔ ｅ ｏ ｏ ｉｅ ｗａ ａｓ ｓ ｕ ｉｄ ｉ ＳＥＭ ｃ ． Ｔｈｅ ｅ ｆ ｈ ｃ ｍｐ ｓｔｓ ｓ ｌｏ ｔ ｄ ｅ ｖａ ｅｔ ｒ — ｓ ｌｓ ｈ ｗ ｔ ａ ， ， ＰＯＥ－ － ＡＨ ， ｕ ｔ ｓ ｏ ｈ ｔ Ｅ、： Ａ ｇＭ ＨＤＰＥ－ Ｍ ＡＨ ａ ｏ ｎｌ ｎ ａ ｅ ｔ ｉ ｇ－ ｃ ｎ ｎ ｔ ｏ ｙ ｅ ｈ ｎｃ ｈｅ ｍｐａ ｔ ｔ ｅ ｇ ｈ ｃ ｓｒ ｎ ｔ ｏ ｔ ｃ ｍｐ ｓｔ ｓ ｂ ｔ ａ ｓ ｅ ｈ ｎ ｅ ｔ ｅ ｔ ｎ ｉ ｓｒ ｎ ｈ ｎ ｆｅ ｕｒ ｌ ｔ ｅ ｇ ｈ ｆ ｔ ｅ ｆ ｈｅ ｏ ｏ ｉｅ ． ｕ ｌｏ ｎ ａ ｃ ｈ ｅ ｓｌ ｅ ｔｅ ｇｔ ａ ｄ ｌｘ ａ ｓｒ ｎ ｔ ｏ ｈ ｃ ｍｐ ｓｔ ｓ ｃ ｍ ｐ ｒ ｄ ｗｉｈ ＨＤＰＥ－ Ｍ ＡＨ 。 ＥＶＡ ａ ｄ ＰＯＥ－ － ＡＨ ｓ ｏ ｏ ｏ ｉｅ ； ｏ ａｅ ｔ ｇ— ｎ ｇＭ ｈ ｗ ｍｕ ｈ ｍｏ ｅ ｓｇ ｉ — ｃ ｒ ｉｎｆ ｉ ｃ ｎ ｅｎ ｏ ｃｎ ａ ｄ ｏ ｇ ｎ ｎ ｆｅ ｔ ｏ ｈ ｃ ｍｐ ｓｔ ｓ ａ ｔ ｒ ｉｆ ｒ ｉ ｇ ｎ ｔ ｕ ｈｅ ｉ ｇ ｅ ｆｃ ｆ ｒ ｔ ｅ ｏ ｏ ｉｅ ． Ｋｅ ｗｏ ｄ ｙ ｒ ｓ： ｐ ｙ ａ ｔｃ ｃｄ； ｇｌ ｓ ｆｂｅ ｏｌ ｌ ｃ ｉ ａ ｉ ａ ｓ ｉ ｒ；ｒ ｉ ｏ ｃｎ ｅｎｆ ｒ ｉ ｇ； ｔ ｕ ｅ ｎ ｏ ｇｈ ｎｉ ｇ； ｃ ｍ ｐ ｓ ｔ ｓ； ｍ ｅ ｏ ｏ ｉｅ — ｃ ａ ｃ １ ｏ ｒ ｙ；ｔ ｕｇ ｎｉ ｇｅ ｔ ｈ ｎｉａ ｐｒ ｐｅ ｔ ｏ ｈｅ ｎｇ ａ ｎ
（． 京 工 程 学 院材 料 工 程 学 院 ， 苏 南 京 ，１ １ ７ １南 江 ２ １６ ； ２ 南 京 工 业 大 学 化 学 化 工 学 院 ， 苏 南 京 ，１ ０ ９ ３ 南 京 理 工 大 学 化 工 学 院 ， 苏 南 京 ，２ ０ ９ ） ． 江 ２０ ０ ；． 江 １０ ４
摘 要： 通过 双 螺 杆挤 出共 混 的 方式 制 备 玻 璃 纤 维 增 强 聚 乳 酸 复合 材 料 ， 采 用 乙烯 ／ 酸 乙烯 共 聚物 （ Ｖ 、 并 醋 Ｅ Ａ） 马来 酸 酐
接 枝 乙 烯 辛烯 共 聚 物 （ ＯＥｇＭＡＨ） 马 来酸 酐 接 枝 高 密度 聚 乙 烯 （ ＤＰ －－ Ｐ －－ 、 Ｈ Ｅ ｇＭＡＨ） 韧 剂对 该 复 合 材料 进 行 了增 韧 改 性 ， 增 系统
作者简介 ： 韩冰（ ９６ ， 博士 ， 级工程师 ， １７ 一） 男， 高 主要研究
方 向 为 新 型化 工 催 化 材 料 、 分 子 及 其 复合 材 料 、 物 可 降 高 生
解材 料 等 。Ｅ ｍａ ：ａ ｂｎ ｎｕ ｙ ｈ ｏ ｔｍ．ｎ — ｉ ｈｎ ｉｇｊ＠ ａ ｏ ．ｏ ｃ 。 ｌ 基金项目： 江苏 省 自然 科 学 基 金 （ Ｋ２ １３ ２ 、 苏 省 高 校 Ｂ ０ １７ ）江 自然 科 学基 础 研 究 面 上 项 目（ １ Ｊ ４ ０ ０ ） １ Ｋ Ｂ ３０ ８ 。
收稿 日期 ：０ ２０ —３ 修改 稿 收到 日期 ：０ ２１－５ ２ １－９１ ； ２ １— １０ 。
热稳 定性 及 力 学 强 度［ 。然 而其 自身所 具 有 的 １ ］
脆性 大 、 价格 高 、 晶速 度 慢及 改 性 种 类 少 等缺 结 点， 限制 了其 大 规 模 应 用 ［ 。玻 璃 纤 维 （ ） ２ ］ ＧＦ 是 最 常用 的通 用工 程塑 料 的增强 材料 ， 对脆 性较 针 大 的 Ｐ Ａ 树脂 ， 单 纯 采用 ＧＦ增 强 的复 合 材 Ｌ 若 料性 能并 不 理想 。 为 获得 良好 的综 合性 能 ， 本研究 从 材料 配方
韩 冰 等 ．玻 璃 纤 维 增 强 聚 乳 酸 复 合 材 料 的增 韧 改 性 研 究
度 比 Ｐ Ａ 分别 提 高 了约 ７ 和 ４ 。随着 ＧＦ Ｌ ６ ２
Ｅ Ａ 和 Ｐ －－ Ｖ ＯＥｇ ＭＡＨ 相 比， Ｐ －－ ＨＤ Ｅ ｇＭＡＨ 由于
含量 的进 一 步增 加 ， 弯 曲模 量 仍 略有 增 加 外 ， 除 拉 伸 强度 、 曲强 度及 冲击 强度 都 出现 了降低 的 弯 趋势 ， 尤其 是 冲击 强 度 ， ＧＦ质 量 分 数 为 ２ 在 ０／ ９ ６
现 代 塑 料 加 工 应 用
２０ １３ 年 第 ２５卷 第 １期
・ ２７ ・
Ｍ ０ＤＥＲＮ ＰＬＡＳ ＣＳ ＰＲ０ＣＥＳＳ ＮＧ ＴＩ Ｉ ＡＮＤ ＡＰＰＬＩ ＣＡＴ１ ０ＮＳ
玻 璃 纤维 增 强 聚 乳 酸 复 合 材 料 的增 韧 改性研 究
韩 冰 张 声 春 张 春 祥 张 克杰 。
ｇＭＡＨ 的拉 伸强 度 降低 程度 超过 １ ， — ５／ 但其 冲 ９ ６
击强 度 则 比 Ｐ Ａ 的要 高 ， Ｌ 而且 随wk.baidu.com着 Ｇ Ｆ含 量 的
增加 ， 合材 料 的拉 伸 强度 、 曲强 度 及 冲击 强 复 弯
度提 高 明显 ， 即使 ＧＦ质 量 分 数 超 过 ３ ， 合 Ｏ 复 材 料 的力 学 性 能 仍 呈 现 出进 一 步 增 加 的 趋 势 。 在 质量 分 数 ２ 的 Ｇ 含 量 时 ， 别 添 加 了 Ｏ Ｆ 分
Ｅ ｇｎ ｅｉｇ Ｎａ ｊ ｇ Ｕｎｖ ｒｉ ｆＳ ｉ ｃ ｎ ｉｅｒ ， ｎ ｎｉ ｉｅｓ ｙ ｏ ｃｅ ｅ ｎ ｔ ｎ
Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ， Ｎａｊ ｇ ｉ ｇ ｕ １ ０ ４ ｅｈ ｏｏ ｙ ｎｉ ，Ｊ ｎ ｓ ，２ ０ ９ ） ｎ ａ
Ａｂｔａ ｔ ｓ ｃ ：Ｇｌｓ ｉｅ ｒｉｆｒｅ ｏｙａｔ ｃ （ Ｌ ＧＦ） ｃｍｐ ｓ ｅ ｗｅｅ ｒｐ ｒｄ ｖａ ｒ ａ ｓ ｆ ｒ ｅｎ ｏｃ ｄ ｐ ｌｌｃｉ ａ ｉ Ｐ Ａ／ ｂ ｃ ｄ ｏ ｏ ｉ ｓ ｒ ｐｅ ａｅ ｉ ｔ
Ｈａ ｉ ｇ ’ Ｚ ａ ｇ Ｓ ｅ ｇ ｈ ｎ ’ Ｚ ａ ｇ Ｃｈ ｎ ｉｎ Ｚ ａ ｇ Ｋｅｉ ｎ Ｂｎ ｈ ｎ ｈ ｎ ｃ ｕ ｈ ｎ ｕ ｘａ ｇ 。 ｈｎ ｊ ｅ （ ． ｃ ｏ ｌｏ ａ ｅ ｉｌ ｃｅ ｃ ＆ Ｅ ｇｎ ｅｉ ｇ，Ｎａ ｊ ｇ Ｉ ｓｉｕ ｅ ｏ ｃ ｎ ｌｇ ， １ Ｓ ｈ ｏ ｆ Ｍ ｔｒａｓＳ ｉｎ ｅ ｎ ｉｅ ｒｎ ｎ ｎ ｔｔ ｔ ｆ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ ｉ ｎ Ｎａ ｊｎ Ｊａ ｇ ｕ， １ １ ７； ． ｃ ｏ ｌｏ ｅ ｓｒ ＆ Ｃｈ ｍｉａ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ， ｎ ｉｇ，ｉｎ ｓ ２ １ ６ ２ Ｓ ｈ ｏ ｆ Ｃｈ ｍｉｔｙ ｅ ｃ ｌ ｇｎ ｅｉ ｇ Ｎａ ｊｎ ｉｅ ｓｔ ｆ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ，Ｎａ ｊｎ Ｊａ ｇ ｕ １ ０ ９ ３ Ｓ ｈ ｏ ｆＣｈ ｍｉａ ｎ ｉｇ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｏ ｃ ｎ ｌｇ ｙ ｎ ｉｇ，ｉｎ ｓ ，２ ０ ０ ； ． ｃ ｏ ｌｏ ｅ ｃ ｌ