資源描述：
《GF增強(qiáng)PLA復(fù)合材料的界面設(shè)計(jì)及性能研究.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、盧仁杰，等：GF增強(qiáng)PLA復(fù)合材料的界面設(shè)計(jì)及性能研究GF增強(qiáng)PLA復(fù)合材料的界面設(shè)計(jì)及性能研究木盧仁杰韓冰李錦春(1．江蘇工業(yè)學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院，常州213164；2．南京工程學(xué)院材料工程學(xué)院，南京21I167)摘要從復(fù)合材料的界面設(shè)計(jì)出發(fā)，分別采用聚醚型聚氨酯(PUR)預(yù)聚體和硅烷偶聯(lián)劑KH一560來處理玻璃纖維(GF)，制備了相應(yīng)的GF增強(qiáng)聚乳酸(PEA)復(fù)合材料，對(duì)其界面及力學(xué)性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明，經(jīng)聚醚型PUR預(yù)聚體處理過的GF能顯著提高PLA的缺口沖擊強(qiáng)度，當(dāng)GF質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2O％時(shí)，復(fù)合材料的缺口沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度分別比純
2、PLA提高111．9％和51．9％；掃描電子顯微鏡表明，經(jīng)聚醚型PUR預(yù)聚體處理過的GF與PLA基體形成了良好的柔性界面層，相比于硅烷偶聯(lián)劑處理后的剛性粘接界面，這種柔性界面能有效改善PLA的脆性。關(guān)鍵詞聚乳酸聚氨酯預(yù)聚體界面改性玻璃纖維聚乳酸(PLA)是一種生物可降解塑料，來源于有限公司；可再生的淀粉類資源，具有優(yōu)良的生物相容性1J、注塑機(jī)：HTF80B型，寧波海天股份有限公司；抗菌性J、力學(xué)性能和加工性能。]，是目前最具有電子拉伸機(jī)：WDW一100型，長(zhǎng)春科新試驗(yàn)儀應(yīng)用前景的環(huán)保型塑料。長(zhǎng)期以來，由于其自身所器有限公司；具有的一些缺點(diǎn)，
3、如脆性大J、價(jià)格高、結(jié)晶速度慢擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)：ZBC一4B型，深圳新三思材及改性種類少等，限制了其大規(guī)模應(yīng)用。近年來，隨料檢測(cè)有限公司；著對(duì)石油資源日益緊缺的擔(dān)憂，PLA作為一種來源掃描電子顯微鏡(SEM)：JSM一6360型，13本于可再生資源的新型塑料，獲得了快速的發(fā)展，有關(guān)JEOL公司；研究活動(dòng)也非?；钴S，各種改性產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。紅外光譜(IR)儀：PROTEGE460型，美國(guó)Nico．玻璃纖維(GF)是最通用的增強(qiáng)纖維，廣泛應(yīng)用1et公司。于各種通用塑料及工程塑料的增強(qiáng)改性，相關(guān)的界1．3試樣制備面研究及應(yīng)用技術(shù)也比較成熟。但就PLA
4、而(1)GF預(yù)處理言，能否通過合適的界面設(shè)計(jì)，得到綜合性能優(yōu)異的GF用15％鹽酸浸泡1h，洗滌，80"C干燥7h。GF增強(qiáng)PLA復(fù)合材料，尤其是其界面設(shè)計(jì)對(duì)復(fù)合(2)NCO51處理GF材料宏觀性能的影響規(guī)律，一直是PLA復(fù)合材料研1000mL丙酮除水后加入10gPLA，溶解后加究的重點(diǎn)、熱點(diǎn)問題。筆者采用硅烷偶聯(lián)劑KH一入15gNCO51，40~C下反應(yīng)30min，然后加入200g560和聚醚性聚氨酯(PUR)預(yù)聚體NC051處理GF，50下攪拌2h后過濾、洗滌，80~C干燥7h。GF，分別得到剛性和柔性的界面。通過對(duì)比兩種不(3)KH一5
5、60處理GF同復(fù)合材料的界面及力學(xué)性能，研究界面特性對(duì)將KH一560、PLA和GF機(jī)械混合均勻后擠出，PLA／GF復(fù)合材料綜合性能的影響規(guī)律。KH一560用量為GF質(zhì)量的1％。1實(shí)驗(yàn)部分(4)PLA／GF復(fù)合材料試樣制備1．1主要原材料將PLA與GF機(jī)械攪拌混合均勻，通過擠出機(jī)PLA：2002D，長(zhǎng)徑比為96．7：3．3，數(shù)均相對(duì)分子擠出造粒，用注塑機(jī)注塑成標(biāo)準(zhǔn)試樣。質(zhì)量約80000，美國(guó)NatureWorks公司；1．4性能測(cè)試及袁征聚醚型PUR預(yù)聚體：NCO51，一Nc0的質(zhì)量分拉伸性能按ISO527—4：1997測(cè)試，試樣為1B數(shù)為5
6、．1％，自制；啞鈴型：GF：南京玻璃纖維研究設(shè)計(jì)院；沖擊性能按ISO179—1：2000測(cè)試，A型缺口硅烷偶聯(lián)劑：KH一560，天長(zhǎng)綠色化工助劑廠；試樣，試樣尺寸為80mm×10mmx4mm；丙酮：分析純，汕頭西隴化工有限公司。1．2主要儀器、設(shè)備江蘇省高?！扒嗨{(lán)工程”科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)資助項(xiàng)目(2008—04)同向雙螺桿擠出機(jī)：TE一35型，南京科亞機(jī)械收稿日期：2010·Ol一18工程塑料應(yīng)用2010年，第38卷，第4期GF彎曲性能按ISO178：2003測(cè)試，試樣尺寸為80mm×10mmx4mm：NCO51處理GFNCO51試樣斷面噴金處理
7、后，采用SEM觀察并拍照。2結(jié)果與討論P(yáng)LA2．1界面設(shè)計(jì)原理聚醚型PUR預(yù)聚體NC051既含有柔性的醚40003000200010000波數(shù)／cm-I鍵，又含有活潑的端基異氰酸根，利用異氰酸根的反圖1GF、PLA、NCO51和經(jīng)NCO51處理后GF的IR諸圖應(yīng)活性，可以通過與PLA及GF表面羥基的化學(xué)鍵由圖1可以看出，處理后的GF表面硅羥基數(shù)合，在GF和PIA基體之間構(gòu)建一個(gè)柔性的界面層。量已經(jīng)明顯減少，PLA的酯鍵吸收峰和NCO51的氨與此相對(duì)照，硅烷偶聯(lián)劑KH一560屬于環(huán)氧基硅基吸收峰非常明顯，說明NCO51已經(jīng)和GF表面的烷，能與
8、PLA的端羧基反應(yīng)。兩者表面改性的機(jī)理羥基發(fā)生化學(xué)鍵合，NCO51通過GF表面的羥基和均屬于“化學(xué)鍵理論”，但又有區(qū)別，如KH一560的PLA的端基將兩者連接起來。由于表面處理劑
