柠檬酸改性苎麻纤维增强聚丁二酸丁二醇酯的性能研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2024.12.009

中国塑料 ›› 2024, Vol. 38 ›› Issue (12): 54-59.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.12.009

柠檬酸改性苎麻纤维增强聚丁二酸丁二醇酯的性能研究

孟承翰, 罗皓文, 刘昊, 费继龙, 杨健飞, 杨振, 贾良元()

合肥工业大学化学化工学院，合肥 230009

收稿日期:2024-03-09 出版日期:2024-12-26 发布日期:2024-12-25
通讯作者: 贾良元（1986—），男，副研究员，从事生物质可再生能源利用研究，lyjia2017@hfut.edu.cn
E-mail:lyjia2017@hfut.edu.cn
基金资助:
中央高校基本科研业务费资助项目(S202310359127)

Study on performance of ramie fiber⁃reinforced polybutylene succinate through treatment with citric acid

MENG Chenghan, LUO Haowen, LIU Hao, FEI Jilong, YANG Jianfei, YANG Zhen, JIA Liangyuan()

School of Chemistry & Chemical Engineering，Hefei University of Technology，Hefei 230009，China

Received:2024-03-09 Online:2024-12-26 Published:2024-12-25
Contact: JIA Liangyuan E-mail:lyjia2017@hfut.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

采用柠檬酸（CA）对苎麻纤维（RF）进行改性制备苎麻纤维/聚丁二酸丁二醇酯（RF/PBS）生物复合材料。研究了CA处理后RF的热稳定性、结晶度和形貌的变化。讨论了CA处理对RF与PBS界面相互作用的机理。此外，制备了不同比例的CA⁃RF/PBS生物复合材料，根据其拉伸性能确定了CA⁃RF/PBS生物复合材料中CA⁃RF的最佳质量分数配比为8 %，其拉伸强度和拉伸模量分别为44.1、563.3 MPa。同时还将CA⁃RF/PBS与醋酸（AA）和氢氧化钠（SH）改性的RF/PBS的力学性能进行了比较。结果表明，AA⁃和SH⁃RF/PBS生物复合材料拉伸强度分别为40.2 MPa和41.0 MPa，均逊于CA⁃RF/PBS生物复合材料的力学性能。

关键词: 柠檬酸, 苎麻纤维, 聚丁二酸丁二醇酯, 生物复合材料, 力学性能

Abstract:

In this study， citric acid （CA） was used to modify ramie fiber （RF）， and then the polybutadiene succinate （PBS）/modified RF bio⁃composites were prepared. Changes in the thermal stability， crystallinity， and morphology of CA⁃modified RF were investigated. The mechanism for the interface interaction between the CA⁃modified RF and PBS was analyzed. The optimal content of CA⁃modified RF for the bio⁃composites was determined to be 8 wt% according to their tensile properties. The bio⁃composites obtained tensile strength and modulus of 44.1 and 563.3 MPa， respectively. Meanwhile， the mechanical properties were compared between the PBS/CA⁃modified RF bio⁃composites and the corresponding bio⁃composites with the acetic acid （AA）⁃ and sodium hydroxide （SH）⁃modified RF. The results indicated that PBS/AA⁃ and SH⁃modified RF bio⁃composites presented tensile strength of 40.2 MPa and 41.0 MPa， respectively， both of which were lower than those of the PBS/CA⁃modified RF bio⁃composites.

Key words: citric acid, ramie fiber, polybutylene succinate, bio?composite, mechanical property

中图分类号:

TQ323.4

孟承翰, 罗皓文, 刘昊, 费继龙, 杨健飞, 杨振, 贾良元. 柠檬酸改性苎麻纤维增强聚丁二酸丁二醇酯的性能研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(12): 54-59.

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图/表 8

图1 未处理和CA处理RF的DTG 和XRD曲线

Fig.1 DTG and XRD curves patterns of untreated and treated RF with CA

图2 未处理和CA处理RF的SEM照片

Fig.2 SEM of untreated and treated RF with CA

图3 未处理和CA处理RF的FTIR光谱

Fig.3 FTIR spectra of untreated and treated RF with CA

图4 CA处理后的RF增强PBS基质的示意图

Fig.4 Schematic representation of RF reinforcing PBS matrix after the CA treatment

图5 不同CA⁃RF含量的CA⁃RF/PBS生物复合材料TG曲线

Fig.5 TG curves of CA⁃RF/PBS bio⁃composites with different CA⁃RF contents

CA⁃RF含量/%	0	2	5	8	10	12
T_i/℃	319.18	282.53	278.14	284.56	281.27	279.71
T_m/℃	405.71	399.75	402.53	404.53	401.40	398.78
T_f/℃	500.77	518.81	524.13	536.33	524.94	522.58
RM/%	2.37	5.47	5.76	6.62	6.12	6.20

表1 不同CA⁃RF含量的CA⁃RF/PBS生物复合材料热分解温度

Tab.1 Temperature for the thermal degradation of CA⁃RF/PBS bio⁃composites with different CA⁃RF contents

图6 未处理、CA、SH及AA处理不同RF含量RF/PBS生物复合材料的力学性能

Fig.6 The mechanical properties of untreated、CA、SH and AA treated RF/PBS bio⁃composites with different fiber contents

图7 未处理和CA处理不同RF含量RF/PBS生物复合材料断裂面SEM照片

Fig.7 Fracture surface SEM images of untreated and CA treated RF/PBS bio⁃composites with different fiber contents

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