BF增强PLA/PHB可降解材料加工性能及耐老化性研究

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聚乳酸(PLA)和聚-β-羟丁酸酯(PHB)都是环保、可降解的生物材料,但生物材料在机械性能、成型性能及耐老化性方面普遍存在不足,而玄武岩纤维(BF)是一种天然纤维,其具有强度高,耐酸碱,耐氧化等诸多优点;将BF与可降解生物复合材料混合,弥补生物材料的性能短板,制备出绿色环保的高性能可降解复合材料,将成为很有意义的研究。国内外对PLA/PHB研究大多数关注在薄膜研究上,对PLA/PHB复合材料在成型制品这方面研究很少。较少涉及BF添加至PLA/PHB复合材料中,对其加工及耐老化性能影响。这项工作将探讨适合的BF含量对PLA/PHB复合材料加工及耐老化性能的影响,为BF/PLA/PHB复合材料在环保制品的应用提供参考。以PLA、PHB和BF作为原料,通过一步反应熔融共混,利用注塑成型工艺,制备出不同质量比为0wt%、1wt%、2wt%、5wt%、10wt%的BF/PLA/PHB复合材料样条。通过对样条进行拉伸测试,BF/PLA/PHB复合材料中BF含量增至10wt%时,复合材料拉伸强度达到最大,但上升幅度明显减弱;同时,随着BF含量增加,复合材料断裂伸长率出现先下降后上升的趋势。通过X射线衍射仪以及DSC分析得出,BF在PLA/PHB基体中起到异相成核的作用,PLA/PHB基体材料的结晶度得到改善,但当BF含量超过5wt%时,复合材料结晶度提明显减弱;随BF含量增加,复合材料玻璃转化温度随之上升;此外,BF对复合材料熔点影响很小。通过流变旋转仪测试分析得出,温度为220℃时,BF/PLA/PHB复合材料的流变性能最佳,且复合材料中BF含量为2wt%时,达到流变渗流阈值,继续增加BF含量,复合材料复数黏度将会显著提升,导致材料流动性差,不利于工程应用加工。BF/PLA/PHB复合材料经过湿热处理,该材料的拉伸强度随湿热处理时间变长而降低,但下降幅度却逐渐减缓;BF含量为10wt%时,该材料的拉伸强度最大。此外,湿热处理时间越长,该材料的模量和黏度也表现出持续下降的趋势,且下降幅度越小。
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