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聚乳酸(Polylactic Acid,PLA)是一种以植物淀粉为原料聚合的一种环保型塑料,PLA广泛应用于包装材料,汽车内饰以及环保餐具等方面。但PLA成本较高,为了降低PLA的制备成本,改善其性能,本文研究在PLA中添加植物纤维(麦秸秆粉、稻秸秆粉和稻壳粉)和加工助剂(马来酸酐接枝PLA),研究植物纤维种类、含量和粒径对复合材料的界面复合、耐热性能、力学和吸水性能的影响,确定具有最优性能的木质填料参数;对不同添加量和粒径的竹炭改性稻壳纤维/PLA木塑复合材料性能进行了研究,探讨了无机矿物质填料滑石粉和有机蒙脱土添加量对PLA复合材料性能的影响,分析了贝壳粉的阻燃作用,讨论了其添加量和粒径对复合材料阻燃、力学、热及吸水等性能的影响。主要结论如下:(1)对比稻壳粉、麦秸秆粉和稻秸秆粉三种木质纤维填充PLA复合材料的性能得出,稻壳纤维/PLA复合材料有较好的综合性能,其硬度最高,为35.4HRC,稻秸秆纤维/PLA复合材料的弯曲强度、冲击强度最大,分别为28MPa、2.1KJ/m2;稻壳纤维/PLA、稻秸秆/PLA和麦秸秆/PLA复合材料24h吸水率分别为9%、10%和12%;稻壳纤维/PLA复合材料的起始热分解温度最高,剩余质量最大,分别为 297.2℃和 13.80%。对比不同含量稻壳纤维(30wt%、40wt%、50wt%)填充PLA制备复合材料的性能得出:随稻壳纤维含量增多,复合材料的力学性能先增大后减小,稻壳纤维含量为40wt%时PLA复合材料综合力学性能最优,其硬度、弯曲强度和冲击强度比木粉含量为50wt%时分别增大了 22%、48%和24%;24h吸水率随木粉含量增加先减小后增大,40wt%稻壳纤维/PLA的吸水率最小,界面结合效果最好。对比不同粒径(60目、80目和100目)稻壳纤维填充PLA复合材料的性能表明:稻壳纤维粒径为60目时,复合材料的力学性能最好,其硬度、弯曲强度,冲击强度分别为59.8HRC、38MPa,3.8KJ/m2比80目稻壳纤维/PLA复合材料分别提高了 45%、50%、21%;60目稻壳纤维/PLA复合材料24小时吸水率最小,为6.8%,比粒径为100目的稻壳纤维/PLA复合材料低了 32%,界面效果也最好。(2)对比分析不同竹炭添加量(2、4、6、8phr)对稻壳纤维/PLA复合材料性能的影响可知:当竹炭添加量为4phr时,制备的复合材料BC-4的硬度、冲击强度、弯曲强度最大,分别为78HRC、4.2KJ/m2、42MPa。BC-4的热稳定性较BC-2有所提高,界面结合情况最好,含有的—OH数量最少,吸水性能最好。对比分析不同粒径(100、200、300和400目)竹炭对稻壳纤维/PLA复合材料性能的影响可知:BC-400的硬度、冲击强度、弯曲强度最大,分别为83.8HRC、4.4KJ/m2、48MPa。BC-400的热稳定性较好,且其界面结合情况较好,吸水率最低。(3)对比分析不同含量(2、4、6和8phr)滑石粉填充稻壳纤维/PLA复合材料研究结果表明:滑石粉含量为2phr时,复合材料的力学性能最好,其硬度、弯曲强度和冲击强度分别为72.6HRC、41MPa、3.7KJ/m2;滑石粉含量越多,复合材料的热稳定性越好,其起始分解温度、终止分解温度以及残余质量均随滑石粉含量增加而增大;滑石粉添加量为8phr时,复合材料24h吸水率最低。对比分析不同含量(2、4、6和8phr)有机蒙脱土填充稻壳纤维/PLA复合材料研究结果表明:有机蒙脱土含量为8phr时,复合材料的硬度、弯曲强度及冲击强度最大,分别比2phr的复合材料提高了 76%、87%和72%,24h吸水率最低;随着有机蒙脱土含量增加,复合材料的起始分解温度、终止分解温度和剩余质量均增大。(4)对比分析不同添加量(3、6、9和12phr)贝壳粉对PLA基复合材料性能影响可知:当贝壳粉添加量为12phr时,制备的SP-12的极限氧指数值最高,为24.7%。SP-12的硬度、弯曲强度最大,分别为48.2HRC、40MPa,sp-6的冲击强度最大,为3.12KJ/m2。SP-12的热稳定性最好,燃烧剩余质量最多,为28.75%,且其含有的一OH数量较少,24h吸水率最小。对比分析不同粒径(200、400和600目)贝壳粉对稻壳纤维/PLA复合材料性能影响可知:当贝壳粉粒径为600目时,SP-600的极限氧指数值最高,为25%。SP-600的硬度、冲击强度、弯曲强度最大,分别为62.4HRC、3.3KJ/m2、43.0MPa,较力学性能最差的SP-200分别增加了 56%、7.5%、32%和4.57%。SP-600的热稳定性较好,其官能团会受到贝壳粉粒径大小的影响,界面结合最好,24h吸水率最小。