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聚乙二醇对表面改性CNF/PLA复合材料性能的影响

2020-04-08白舒扬韩晨阳倪忠进倪益华吕艳叶晓平

林业工程学报 2020年2期
关键词:复合材料

白舒扬,韩晨阳,倪忠进*,倪益华,吕艳,叶晓平

(1.浙江农林大学工程学院,杭州311300; 2.浙江省特色文创产品数字化设计与智能制造重点实验室,浙江 丽水323000)

聚乳酸(polylactic acid,PLA)是一种被广泛研究与使用的聚合物材料,具有诸如加工性良好、在光照下稳定性较好、成本较低等优点[1-3]。在增材制造领域,聚乳酸由于其较好的热力学性能与成型性能被广泛运用于3D打印行业。当作为3D打印的原材料时,聚乳酸机械性能的不足限制了其进一步应用,主要表现为材料在熔融挤出后脆性较大,强度不高[4-6]。通过在聚乳酸中添加增强相材料制备复合材料以期获得优异的力学性能是当下被广泛使用的一种方法。

纳米纤维素(cellulose nanofiber,CNF)是一种可以从天然材料中提取的性能优越的纳米材料,具有较高的强度与比表面积,并且可被自然降解与堆肥,使用过程不会产生任何污染[7-9]。将CNF作为增强相与PLA共混可以制备高性能复合材料,PLA的羧基与CNF的羰基通过氢键的作用结合在一起形成的网状结构可以起到显著的增强作用[10-12]。而在试验中发现,CNF会由于自身分子内氢键的作用以及其与PLA较差的界面相容性而发生团聚现象,从而使复合材料出现应力集中现象,导致材性的大幅度下降[13-14]。参考现有的试验结果,在使用溶液浇铸法制备CNF/PLA复合材料时,将CNF含量控制在2%左右可以充分发挥增强效应[15]。为改善CNF/PLA材料的综合性能,需要对CNF进行表面改性处理。纤维素分子结构内部存在的大量羟基,为纤维素表面改性修饰提供了基础[16-17]。……

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