赤泥对聚乳酸热性能、力学性能和发泡行为的影响研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.11.008

中国塑料 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (11): 49-54.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.11.008

赤泥对聚乳酸热性能、力学性能和发泡行为的影响研究

刘伟(), 吴显, 张纯()

贵州理工学院材料与能源工程学院，贵阳 550003

收稿日期:2021-04-01 出版日期:2021-11-26 发布日期:2021-11-23
作者简介:刘伟（1984-），男，教授，主要研究方向为聚合物发泡技术，lichpistol@126.com
基金资助:
贵州省科技计划项目(黔科合支撑［2019］2877号);国家自然科学基金项目(51863003)

Effect of Red Mud on Thermal， Mechanical Property and Foaming Behavior of PLA

LIU Wei(), WU Xian, ZHANG Chun()

School of Materials and Energy Engineering，Guizhou Institute of Technology，Guiyang 550003，China

Received:2021-04-01 Online:2021-11-26 Published:2021-11-23
Contact: ZHANG Chun E-mail:lichpistol@126.com;zhangchun925@126.com

摘要/Abstract

摘要：

通过熔融共混法制备了二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）改性的聚乳酸/赤泥（PLA/RM）复合材料，并利用超临界CO₂固相发泡法对复合材料进行发泡，采用差示扫描量热仪、万能试验机和固相发泡法对复合材料的结晶行为、力学性能和发泡行为进行了研究。结果表明，RM对PLA具有促进结晶的效果，结晶度由5.34 %提高至13.89 %；RM含量对材料的泡孔参数具有明显控制作用；当加入5 %（质量分数，下同）的RM时，发泡材料的泡孔密度降低至1.82×10⁷ 个/cm³，发泡倍率达到2.25倍，当RM为3 %时添加MDI时，泡孔密度由3.28×10⁷个/cm³提高到12.46×10⁷个/cm³，发泡倍率由2.26倍提高到12.40倍；RM和MDI协同作用对PLA泡沫的泡孔形态和力学性能具有显著的调控作用。

关键词: 聚乳酸, 赤泥, 发泡材料, 复合体系

Abstract:

Poly（lactic acid）（PLA）/red mud （RM） composites were prepared by melt?mixing method， and their crystallization， mechanical and foaming behaviors were investigated. The results indicated that RM improved the crystallization of PLA， resulting in an increase in crystallinity from 5.34 wt % to 13.89 wt %. The PLA/RM composites were foamed using a solid?state foaming method with supercritical CO₂ as a blowing agent. The foaming behavior showed that the cellular parameters could be controlled by the RM content. With the addition of 5 wt % RM， the cellular density and expansion ratio of the composites decreased down to 1.82×10⁷ cell/cm³and 2.25 times， respectively. However， the cellular density and expansion ratio increased up to 12.46×10⁷ and 12.40 fold with the addition of MDI. A combination of RM and MDI could improve the foaming behavior and mechanical property of PLA foams.

Key words: poly （lactic acid）, red mud, foam, composite

中图分类号:

TQ 321

刘伟, 吴显, 张纯. 赤泥对聚乳酸热性能、力学性能和发泡行为的影响研究[J]. 中国塑料, 2021, 35(11): 49-54.

LIU Wei, WU Xian, ZHANG Chun. Effect of Red Mud on Thermal， Mechanical Property and Foaming Behavior of PLA[J]. China Plastics, 2021, 35(11): 49-54.

图/表 8

样品编号	PLA/份	RM/份	MDI/份
PLA	100	0	0
PLA/RM1	99	1	0
PLA/RM3	97	3	0
PLA/RM5	95	5	0
PLA/RM3/MDI	97	3	3

表1 PLA/RM复合材料实验配方

Tab.1 Experimental formula of PLA/RM composites

图1 赤泥的SEM图片和化学组成

Fig.1 SEM photo and chemical compositions of red mud

图2 PLA/RM复合材料的DSC熔融曲线

Fig.2 DSC curves of the PLA/RM composites

样品编号	T_cc/°C	ΔH_cc/J?g^-1	T_m/°C	ΔH_m/J?g^-1	X_c/%
PLA	-	-	152	5	5.34
PLA/RM1	99	18	166	26	8.55
PLA/RM3	100	34	168	47	13.89
PLA/RM5	100	27	167	39	12.82
PLA/RM3/MDI	98	21	169	36	16.02

表2 PLA/RM复合材料的结晶性能参数

Tab.2 Crystalline property parameters of the PLA/RM composites

图3 PLA/RM复合材料的偏光显微照片

Fig.3 PLM photos of the PLA/RM composites

图4 PLA/RM复合材料发泡样品的SEM照片

Fig.4 SEM photos of the PLA/RM foaming composites

试样编号	发泡密度/ g?cm^-3	发泡倍率	泡孔密度/ ×10⁷个?cm^-3	泡孔尺寸/ μm
PLA	0.37	3.35	5.12	78.26
PLA/RM1	0.39	3.18	4.53	125.34
PLA/RM3	0.47	2.64	3.28	183.62
PLA/RM5	0.55	2.25	1.82	231.93
PLA/RM3/MDI	0.10	12.40	12.46	63.45

表3 PLA/RM复合材料发泡材料的泡孔结构参数

Tab.3 Cellular structure parameters of PLA/RM foaming composites

图5 PLA/RM复合发泡材料的压缩模量

Fig.5 Compressive modulus of the PLA/RM foaming composites

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