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聚乳酸塑木复合材料的发展

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-03-23   浏览次数:1078
核心提示:木塑复合材料是一种新型的环保材料,但近年来,大多数木塑复合材料的塑料基体都是以石油为来源,这种复合材料不能完全降解,严重污染环境。

木塑复合材料是一种新型的环保材料,但近年来,大多数木塑复合材料的塑料基体都是以石油为来源,这种复合材料不能完全降解,严重污染环境。聚乳酸(PLA)高分子材料来源广泛,在一定条件下可以完全降解和再生,这无疑是制造业未来发展的最佳选择,研究发现木粉可以增强PLA,当木粉质量分数为50%时,PLA/木粉复合材料的拉伸强度最大,比纯PLA提高10MPa。有研究发现当木粉含量从20%增加到60%时,PLA/木粉复合材料的拉伸强度从41.83MPa降低到15.96MPa

木质纤维和PLA基体的表面极性差异较大,复合材料的表面相容性通过对植物纤维或塑料进行表面处理得以改善,从而增强复合材料的界面粘结强度。研究发现偶联剂改性后的复合材料的力学性能得到改善,硅烷偶联剂改性的秸秆粉含量为50%的复合材料洛氏硬度和弯曲强度最大。以上对木塑复合材料的研究主要是针对一种植物纤维的研究,然而对不同种类、含量的植物纤维增强PLA木塑复合材料之间的比较以及界面处理分析的报道较少。稻壳木塑复合材料具有质量轻、强度高、成本低和环保等优点,竹粉木塑复合材料兼有竹材和塑料的优点,杨木的纤维含量是阔叶植物中最高之一。随着塑料用量的增加,“白色污染”变得越来越严重,研究不同种类植物纤维对PLA木塑复合材料的增强作用意义重大。有研究证明,植物纤维的含量对PLA木塑复合材料的性能影响较大。当纤维质量分数为30%时复合材料具有较大的拉伸强度和冲击强度;而随着纤维含量的增加,吸水率呈上升趋势。不同植物纤维对PLA木塑复合材料的增强效果有所不同,PLA/杨木粉复合材料具有最优性能。当杨木粉质量分数为30%时,PLA/杨木粉复合材料有最大拉伸强度和冲击强度,分为16.26MPa4.44kJ/m2PLA/竹粉复合材料有最低吸水率,其值为4.81%PLA/稻壳复合材料较为稳定。

添加硅烷偶联剂改性后,复合材料质地均匀,空洞缺陷少,力学性能都有较大的提高。PLA/竹粉复合材料的拉伸强度从9.83MPa提高到21.60MPa,冲击强度从3.19kJ/m2提高到5.95kJ/m2。由于白色污染问题越来越严重,可生物降解高分子复合材料的应用将会越来越广。PLA塑木复合材料尽管强度较高,但韧性较差,寻找一种能够显著提高其韧性的方法是目前一个研究热点。PLA塑木复合材料虽然有价格较贵、韧性较差的缺点,但是经过改性加工,其韧性能够得到显著提升,而且PLA具有生物可降解性,应用前景非常广阔。随着科学技术的不断发展和研究工作的深入,将会出现更有效的PLA塑木复合材料增韧改性方法,并可以带来重大的经济和社会效益。

 
 
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