PLA/PHB/MWNTs复合材料力学性能研究

作者:康永; 刊名:橡塑技术与装备 上传者:刘波

【摘要】采用浓硝酸酸化碳纳米管,并通过正硅酸乙酯在碳纳米管表面接枝大量羟基,然后通过加入硅烷偶联剂KH550,形成表面被包覆的碳纳米管;再以聚乳酸(PLA)为主体、聚β-羟基丁酸酯(PHB)为辅料、碳纳米管为增强体,采用哈克密炼机制备PLA/PHB/碳纳米管复合材料。通过红外吸收光谱、电镜扫描、微型燃烧量热计、毛细管流变仪、维卡软化温度测试仪等对复合材料进行表征。实验结果表明:碳纳米管表面上接枝了大量的官能团;加入弹性体PHB之后,材料的拉伸强度、冲击强度、断裂伸长率提高,静弯曲强度下降;再加入少量的碳纳米管之后,复合材料的拉伸强度、冲击强度和静弯曲强度都有很大的提升,断裂伸长率下降;加入PHB之后,体系的表观黏度更受剪切速率的影响;加入碳纳米管之后,体系的表观黏度增大,体系的热稳定性增强。

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康 永 · P L A / P H B / M W N T s 复 合 材 料 力 学 性 能 研 究 2019年 第45卷 ·1· 理论与研究 作者简介 :康永 (1981-),男,博士研究生,工程师,现从事复合材料研究工作。 收稿日期 :2018-05-25 聚合物 / 碳纳米管复合材料的最新研究重点主要是将碳纳米管作为增强体来大幅度提高材料的强度或韧性,或者利用其良好的导电性能来提高复合材料的导电性。将碳纳米管作为阻燃剂有许多优点 [1~2] :由于碳纳米管具有大的长径比,所以易于形成连续的、网络结构的保护炭层,具有隔绝气缘的作用,阻燃性良好 ;在聚合物中添加碳纳米管可以增加复合材料的引燃时间,降低材料的可燃性。无论是单独应用还是与常规阻燃剂复配或者和其他纳米粒子共同与常规的阻燃剂进行复配 [3],碳纳米管在提高聚合物的阻燃性能方面有着很好的应用前景,尤其是在提高聚合物的热稳定性和降低聚合物材料的释热速率方面都十分的引人注目。但是对于碳纳米管和聚合物形成的阻燃聚合物纳米复合材料目前还只处于实验室研究阶段,而且碳纳米管的阻燃机理还需要深入细致的研究。对于PHB/PLA 共混体系的阻燃性能改善,选用碳纳米管是比较有研究意义和实用价值的,但是还有许多关于碳纳米管方面的研究不够深入细致,所以对于采用碳纳米管作为阻燃体系添加剂的作用机理,需要去深入探讨。本文主要从以下几方面对 PLA/PHB/CNTs 复合材料开展了研究。 采用浓硝酸对碳纳米管进行纯化,然后再通过正硅酸乙酯、硅烷偶联剂 KH550 对碳纳米管进行表面包 PLA/PHB/MWNTs 复合材料力学性能研究 康永 ( 榆林市瀚霆化工技术开发有限公司,陕西 榆林 718100) 摘要 :采用浓硝酸酸化碳纳米管,并通过正硅酸乙酯在碳纳米管表面接枝大量羟基,然后通过加入硅烷偶联剂 KH550,形成表面被包覆的碳纳米管 ;再以聚乳酸 (PLA) 为主体、聚 β- 羟基丁酸酯 (PHB) 为辅料、碳纳米管为增强体,采用哈克密炼机制备PLA/PHB/ 碳纳米管复合材料。通过红外吸收光谱、电镜扫描、微型燃烧量热计、毛细管流变仪、维卡软化温度测试仪等对复合材料进行表征。实验结果表明 :碳纳米管表面上接枝了大量的官能团 ;加入弹性体 PHB 之后,材料的拉伸强度、冲击强度、断裂伸长率提高,静弯曲强度下降 ;再加入少量的碳纳米管之后,复合材料的拉伸强度、冲击强度和静弯曲强度都有很大的提升,断裂伸长率下降 ;加入 PHB 之后,体系的表观黏度更受剪切速率的影响 ;加入碳纳米管之后,体系的表观黏度增大,体系的热稳定性增强。 关键词 :表面改性 ;表观黏度 ;力学性能 ;热稳定性 ;复合材料 中图分类号 :TQ316.6 TN405 文章编号 :1009-797X(2019)01-0001-08 文献标识码 :B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2019.01.001 覆修饰,以改善碳纳米管在复合材料中易团聚、易分散不均匀的情况,并且提高碳纳米管与聚乳酸之间的界面结合强度。 采用哈克密炼机进行混合,制备 PLA/PHB/ 碳纳米管复合材料,再通过注塑机制作测试样条。 测试复合材料的力学性能、流变性能、结晶性能、热稳定性能和阻燃性能,以研究 PHB、碳纳米管的加入对聚乳酸体系结构与性能的影响。 采用红外光谱分析碳纳米管处理结果,再通过电镜扫描来观察复合材料断面上碳纳米管和 PHB 的分散情况,为复合材料性能的改变提供依据。 1 实验部分 1.1 实验药品 多壁碳纳米管(MWNTs),深圳纳米港科技有

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