聚乳酸/竹粉复合材料的改性及性能研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2020.07.004

中国塑料 ›› 2020, Vol. 34 ›› Issue (7): 21-29.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.07.004

聚乳酸/竹粉复合材料的改性及性能研究

宋鑫宇, 翁云宣, 张彩丽, 黄志刚

北京工商大学，塑料卫生与安全质量评价技术北京市重点实验室，北京 100048

收稿日期:2019-10-11 出版日期:2020-07-26 发布日期:2020-07-26

Study on Modification and Properties of Polylactic Acid/ Bamboo Flour Composites

Xinyu SONG, Yunxuan WENG, Caili ZHANG, Zhigang HUANG

Beijing Key Laboratory of Quality Evaluation Technology for Hygiene and Safety of Plastics, Beijing Technology & Business University, Beijing 100048, China

Received:2019-10-11 Online:2020-07-26 Published:2020-07-26
Contact: Yunxuan WENG

摘要/Abstract

摘要：

采用甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯辛烯共聚物（POE?GMA）作为相容剂，TPW604作为润滑剂，利用XSS?300转矩流变仪熔融制备聚乳酸（PLA）/竹粉（BF）复合材料。通过热失重、拉伸、冲击、扫描电子显微镜、旋转流变等方法研究BF、POE?GMA、TPW604添加量对PLA/BF复合材料性能的影响。结果表明，当BF添加量为35 %、POE?GMA添加量为10 %、TPW604添加量为1 %时，复合材料的相容性和流动性均显著提升，复合材料的力学性能达到最优。

关键词: 聚乳酸, 竹粉, 相容剂, 润滑剂, 改性

Abstract:

In this work, polylactic acid (PLA)/bamboo flour (BF) composites were prepared by a XSS?300 torque rheometer using ethylene octene copolymer grafted with glycidyl methacrylate (POE?g?GMA) as a compatibilizer and TPW604 as a lubricant. The effects of addition amounts of BF, POE?GMA and TPW604 on the tensile and impact properties, thermal stability, morphology and rheological properties of PLA/BF composites were investigated in details. The results indicated that the composites exhibited the optimum mechanical properties at the BF content of 35 phr, the POE?g?GMA content of 10 phr, and the TPW604 content of 1 phr, and meanwhile their compatibility and fluidity of were also improved significantly.

Key words: polylactic acid, bamboo flour, compatibilizer, lubricant, modification

中图分类号:

TQ 321

宋鑫宇, 翁云宣, 张彩丽, 黄志刚. 聚乳酸/竹粉复合材料的改性及性能研究[J]. 中国塑料, 2020, 34(7): 21-29.

Xinyu SONG, Yunxuan WENG, Caili ZHANG, Zhigang HUANG. Study on Modification and Properties of Polylactic Acid/ Bamboo Flour Composites[J]. China Plastics, 2020, 34(7): 21-29.

图/表 14

图1 PLA/BF/POE?GMA共混物的力学性能曲线

Fig.1 Mechanical properties of PLA/BF/POE?GMA composites

图2 不同BF添加量共混物的力学性能曲线

Fig.2 Mechanical properties of composites with different amounts of BF content

图3 不同TPW604添加量共混物的力学性能曲线

Fig.3 Mechanical properties of composites with different amounts of TPW604 content

图4 PLA/BF/ POE?GMA共混物冲击断面SEM照片(×5 000)

Fig.4 Scanning electron micrograph of impact cross section of PLA/BF/POE?GMA composites (×5 000)

图5 PLA/BF/ POE?GMA共混物冲击断面的SEM照片(×5 000)

Fig.5 Scanning electron micrograph of the impact cross section of PLA/BF/POE?GMA composites (×5 000)

图6 不同TPW604添加量的共混物冲击断面的SEM照片(×5 000)

Fig.6 Scanning electron micrograph of the impact cross section of composites with different amounts of TPW604 content (×5 000)

图7 PLA/BF/POE?GMA共混物的TG及DTG曲线

Fig.7 Thermal weight loss curve of PLA/BF/POE?GMA composites

样品	5 %失重温度/℃	50 %失重温度/℃	DTG峰值温度/℃
纯PLA	341	369	373
POE?GMA含量为0	302	350	353
POE?GMA含量为5 %	307	355	359
POE?GMA含量为10 %	308	358	361
POE?GMA含量为20 %	311	359	359
POE?GMA含量为30 %	318	361	358

表1 PLA/BF/POE?GMA共混物的热失重温度

Tab.1 Thermal weight loss temperature of PLA/BF/POE?GMA composites

BF添加量/%	5 %失重温度/ ℃	50 %失重温度/ ℃	DTG峰值温度/ ℃
15（未处理）	302	350	354
15	308	358	361
25	296	348	352
35	290	345	348

表2 不同BF添加量的复合材料的热失重温度

Tab.2 Thermal weight loss temperature of composites with different BF content

图8 PLA/BF/POE?GMA共混物的TG及DTG曲线

Fig.8 Thermal weight loss curve of PLA/BF/POE?GMA composites

图9 不同TPW604添加量的复合材料的TG及DTG曲线

Fig.9 Thermal weight loss curve of composites with different TPW604 content

TPW604添加量/%	5 %失重温度/℃	50 %失重温度/℃	DTG峰值温度1/℃	DTG峰值温度2/℃	DTG峰值温度3/℃
0	290	345	348	-	476
0.5	282	337	335	-	476
1	278	331	328	-	477
1.5	270	322	317	355	474
2	269	323	315	356	475

表3 不同TPW604添加量的复合材料的热失重温度

Tab.3 Thermal weight loss temperature of composites with different TPW604 content

图10 不同BF添加量的共混物熔体流动速率

Fig.10 Melt flow rate of composites with different BF content

图11 不同TPW604添加量的共混物流变图

Fig.11 Complex viscosity of the composites with different TPW604 content

参考文献 12

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聚乳酸/竹粉复合材料的改性及性能研究

Study on Modification and Properties of Polylactic Acid/ Bamboo Flour Composites

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TPW604添加量/%	5 %失重温度/℃	50 %失重温度/℃	DTG峰值温度1/℃	DTG峰值温度2/℃	DTG峰值温度3/℃
0	290	345	348	-	476
0.5	282	337	335	-	476
1	278	331	328	-	477
1.5	270	322	317	355	474
2	269	323	315	356	475

TPW604添加量/%	5 %失重温度/℃	50 %失重温度/℃	DTG峰值温度1/℃	DTG峰值温度2/℃	DTG峰值温度3/℃
0	290	345	348	-	476
0.5	282	337	335	-	476
1	278	331	328	-	477
1.5	270	322	317	355	474
2	269	323	315	356	475

TPW604添加量/%	5 %失重温度/℃	50 %失重温度/℃	DTG峰值温度1/℃	DTG峰值温度2/℃	DTG峰值温度3/℃
0	290	345	348	-	476
0.5	282	337	335	-	476
1	278	331	328	-	477
1.5	270	322	317	355	474
2	269	323	315	356	475

TPW604添加量/%	5 %失重温度/℃	50 %失重温度/℃	DTG峰值温度1/℃	DTG峰值温度2/℃	DTG峰值温度3/℃
0	290	345	348	-	476
0.5	282	337	335	-	476
1	278	331	328	-	477
1.5	270	322	317	355	474
2	269	323	315	356	475

TPW604添加量/%	5 %失重温度/℃	50 %失重温度/℃	DTG峰值温度1/℃	DTG峰值温度2/℃	DTG峰值温度3/℃
0	290	345	348	-	476
0.5	282	337	335	-	476
1	278	331	328	-	477
1.5	270	322	317	355	474
2	269	323	315	356	475

TPW604添加量/%	5 %失重温度/℃	50 %失重温度/℃	DTG峰值温度1/℃	DTG峰值温度2/℃	DTG峰值温度3/℃
0	290	345	348	-	476
0.5	282	337	335	-	476
1	278	331	328	-	477
1.5	270	322	317	355	474
2	269	323	315	356	475