生物基PBS纤素复合材料的制备与性能研究.pdf

rll III Illl …III 11]111IIIII Y1 摘要 摘要 生物可降解高分子材料近年来受到人们的广泛关注，它不仅可以解决环境 的污染问题，而且缓解了当前社会的能源危机。目前，部分可降解的高分子材 料已经实现了工业化，但是其价格高、且性能并不能满足应用的要求。因此， 将竹纤维(BF)和醋酸纤维素(CDA)等天然高分子材料与可降解高分子复合，开发 完全基于可再生资源的生物基复合材料，不仅可以降低成本，也可以使力学等 性能得到提高，扩大其应用范围。其中，聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是一种半结晶 的可降解聚酯，具有较好的力学性能，将其与纤维复合需要解决的问题是如何 提高薅者的界面作用。 本论文通过原子转移自由基聚合(ATRP)，将与PBS相容性良好的聚合物聚 乙二醇甲基丙烯酸甲酯(PPEGMA)接枝到竹纤维表面，改性后的竹纤维与改性前 的竹纤维分别与PBS进行熔融挤出共混，并注塑成型。对改性后的竹纤维采用 稳定性(TGA)进行表征，结果表明PPEGMA成功的接枝到竹纤维表面，由于 PPEGMA链段的热稳定性较差，使得接枝后的竹纤维热稳定性有所降低。对复 合材料的断面形貌，力学性能，吸水率，热稳定性，结晶行为，结晶形貌进行 了表征和测试。结果表明改性后的竹纤维与基体PBS之间的相容性明显较改性 前有了明显的改善，相互作用力增强；而拉伸性能的测试则进一步证明了这一 结果，含有改性竹纤维的复合材料相比于改性前其拉伸性能，弹性模量，断裂 高到318．6MPa：由于改性后的竹纤维含有稳定性较差的PPEGMA链段，因此 含有改性竹纤维的复合材料稳定性有所下降；BF对PBS起诱导成核作用，相比 纯PBS，复合材料的结晶焓和熔融焓有所下降，PPEGMA链段的存在增强了BF 和PBS之间的相互作用，导致PBS链段更为柔韧，结晶温度更高；PBS／BF@ PPEGMA界面性能的改善，以及吸水率的降低，均表明BF表面的大量羟基都 参与反应而被PPEGMA取代。 将PBS与二醋酸纤维素(CDA)在混合溶剂溶液共混，采用流延成膜法制备了 摘要 能试验机对复合膜的结构、形貌，结晶行为和力学性能进行了表征和测试，结 结晶行为受到氢键的抑制。SEM和POM结果显示，未出现相分离现象。TGA结 果表明氢键之间的相互作用力导致混合膜的热分解机理改变。复合膜的结晶度 降低导致了断裂伸长率的提高；CDA的掺入，接触角变小，亲水性增加。 关键词：聚丁二酸丁二醇酯；竹纤维；二醋酸纤维素：复合材料；改性 H ABSTRACT ABSTRACT the materialshaveledtoa Recentlybiodegradable widely concerning，which couldsolvetheenvironmentalconsciousnessandrelieve inthe the crisis energy of materialshasbeenachieved community．Currently,partbiodegradable is andthe