纤维素改性聚乳酸的结构与性能研究

纤维素改性聚乳酸的结构与性能研究
聚乳酸是生物可降解材料,且具有可再生性。

拥有良好的力学强度、生物相容性和可加工性等特性,是作为替代石油基材料的重要替代品被研究者广泛关注。

但聚乳酸韧性差,疏水性强影响了其应用。

因此聚乳酸的研究,主要集中在如何克服这些缺陷上以扩大其应用上。

本文采用熔融共混和注塑成型的方法,选取易溶于水,不溶于有机溶剂的甲
基纤维素和易溶于有机溶剂,不溶于水的乙基纤维素用来对聚乳酸进行改性。

将分子量为15、400、1500、40000、100000mPa.s的甲基纤维素和分子量为9～11、40～45、90～110、180～220、270～330 mPa.s的乙基纤维素,按照添加量为1%、3%、5%、7%、9%与聚乳酸共混制备复合材料;MDI改性甲基乙基纤维素和中基乙
基共混物改性聚乳酸复合材料。

系统研究了甲基/乙基纤维素的添加量和分子量对聚乳酸复合材料的拉伸性能、结晶性能、热稳定性以及断裂形貌的影响。

同时研究了,MDI改性纤维素和
纤维素共混物对聚乳酸性能的影响。

将不同分子量和添加量的甲基纤维素与聚乳酸共混,测试结果表明:混入甲
基纤维素后,聚乳酸的断裂伸长率出现先增加后减小的趋势,添加量为1%时,聚
乳酸的断裂伸长率达到最大,为最佳添加量。

随着添加量的增加,其断裂伸长率逐渐减小。

从断裂形貌口可以发现,因为添加量较低时,甲基纤维素较为均匀的分布在
聚乳酸基体中,随着添加量的增加,甲基纤维素出现团聚,团聚的甲基纤维素以杂质的形式存在基体中,受到外力作用表现为脆性断裂,因而断裂伸长率变小。

从热稳定性结晶度分析发现,载入甲摇纤维素后,聚乳酸的热稳定性变差,添加量为1%
时,其热稳定性最好,结晶度也变大了。

聚乳酸的拉伸强度和断裂伸长率与甲基纤维素分子量的大小无明显相关性。

乙基纤维素改性聚乳酸,表征结果显示:与甲基纤维素相比,乙基纤维素的混入使得聚乳酸的断裂伸长率有了较大幅度的改善,且在不同分子量上都存在一个最佳添加量,之后复合材料的断裂伸长率就会出现降低,复合材料的断裂伸长率与乙基纤维素分子量的大小呈正相关。

混入乙基纤维素后,聚乳酸的热稳定性变差、结晶度减小;拉伸模量与分子量的大小无明显相关性且逐渐减小。

MDI改性纤维素和纤维素共混物改性聚乳酸,研究结果表明:MDI改性纤维与聚乳酸共混的复合材料的断裂伸长率较纯得纤维素/PLA复合材料变小了,MDI的活泼化学性与纤维素的活泼氢进行反应,将纤维素进行封端,包覆在纤维素表面,使其相容性变差,在基体中相当于杂质,故其断裂伸长率减小。

甲基/乙基纤维素共混物与聚乳酸制备的复合材料,断裂伸长率较纯的PLA
有50%的提高,结晶度减小,热稳定性变差。