国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

助劑在聚乳酸/植物纖維復(fù)合材料中的應(yīng)用

2017-01-22 20:58翁云宣宋鑫宇
中國塑料 2017年7期
關(guān)鍵詞:偶聯(lián)劑聚乳酸潤滑劑

王 夢(mèng),翁云宣,宋鑫宇

(北京工商大學(xué)材料與機(jī)械工程學(xué)院,北京100048)

助劑在聚乳酸/植物纖維復(fù)合材料中的應(yīng)用

王 夢(mèng),翁云宣*,宋鑫宇

(北京工商大學(xué)材料與機(jī)械工程學(xué)院,北京100048)

綜述了聚乳酸與植物纖維制備復(fù)合材料的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,詳細(xì)介紹了聚乳酸/植物纖維復(fù)合材料制備過程中的助劑包括相容劑、增韌劑、潤滑劑、阻燃劑、增塑劑等的應(yīng)用情況。最后,對(duì)聚乳酸/植物纖維復(fù)合材料用助劑的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

聚乳酸;植物纖維;復(fù)合材料;相容劑;阻燃劑;增韌劑;潤滑劑;增塑劑

0 前言

隨著石油資源日益短缺、傳統(tǒng)塑料廢棄后處置不當(dāng)造成白色污染等問題日益嚴(yán)重,以再生資源制得、可生物降解的一類新型高分子材料成為了當(dāng)今研發(fā)熱點(diǎn)。聚乳酸是玉米秸稈等農(nóng)作物發(fā)酵成乳酸后,由乳酸聚合而成的一種生物可降解材料[1]。聚乳酸具有生物降解性、生物相容性、透明、可熱塑加工等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是21世紀(jì)最具發(fā)展前景的可降解材料之一[2]。但其也存在抗沖擊性能差、不耐熱等缺點(diǎn),尤其是目前階段成本相對(duì)較高,限制了其商業(yè)化應(yīng)用[3]。

植物纖維來源廣泛、可再生、成本低廉[4],與生物降解塑料復(fù)合可以降低生物降解材料的成本。常用作PLA基復(fù)合材料的植物纖維材料有劍麻、亞麻、黃麻、漢麻等麻類材料[5-8]及木材、竹材、椰殼[9]等。

在制備植物纖維可降解聚乳酸復(fù)合材料的過程中,經(jīng)常會(huì)添加一些功能助劑來提高復(fù)合材料的力學(xué)性能、加工性能、制品品質(zhì)等。本文將針對(duì)聚乳酸/植物纖維復(fù)合材料中使用較多的相容劑、增韌劑、潤滑劑、阻燃劑、增塑劑等在國內(nèi)外的研究和應(yīng)用情況進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1 相容劑

相容劑又稱增容劑[10],是指在共混組分之間起到提高相容性和強(qiáng)化界面黏結(jié)作用的一類助劑。天然纖維素纖維結(jié)構(gòu)中含有大量的羥基,吸水性很好。聚乳酸與天然纖維共混時(shí),由于聚乳酸疏水,與天然纖維之間相容性不好、黏結(jié)性差,使得纖維在基體中的分散性較差,當(dāng)復(fù)合材料受力時(shí)不能很好地傳遞載荷,易在界面處發(fā)生斷裂破壞。因此,加入相容劑可改善兩者的界面相容性,提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。

聚乳酸/植物纖維復(fù)合材料制備過程中,使用較多的增容劑有硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、異氰酸酯類增容劑和馬來酸酐類增容劑。其中硅烷等偶聯(lián)劑在聚乳酸和植物纖維之間起到“橋梁”的作用來提高二者相容性。馬來酸酐等增容劑作為大分子相容劑,則是通過引入強(qiáng)極性反應(yīng)性基團(tuán)及長(zhǎng)鏈烷烴的強(qiáng)大纏結(jié)作用提高聚乳酸和植物纖維的相容性。

1.1 硅烷偶聯(lián)劑

硅烷偶聯(lián)劑一端為烷氧基,一端為可與聚合物鍵合的官能團(tuán)。其中烷氧基可水解生成硅醇,硅醇再和植物纖維表面的羥基反應(yīng),生成烷氧結(jié)構(gòu)并脫水,形成牢固的化學(xué)鍵。周長(zhǎng)奉等[11]在聚乳酸/楊木木粉復(fù)合材料中加入了1%的硅烷偶聯(lián)劑KH550。研究表明,加入偶聯(lián)劑后,復(fù)合材料的結(jié)晶度從24%下降到22.6%,拉伸強(qiáng)度從35.6MPa增加到44.6MPa,而彎曲強(qiáng)度從63.6MPa提高到76.3MPa,吸水率也因木粉與聚乳酸的相容性提高而明顯下降,從2.24%下降到2%。

李珊等[12]用硅烷偶聯(lián)劑KH550對(duì)苧麻纖維進(jìn)行改性,發(fā)現(xiàn)經(jīng)偶聯(lián)劑改性后,聚乳酸/苧麻纖維復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度提高了48.25%。盛雨峰等[13]研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)胺基乙基胺基丙基(Z-6032)處理的聚乳酸/甘蔗渣復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度從11.57kJ/m2提高到14.9kJ/m2,提升了近30%,同時(shí)復(fù)合材料中甘蔗渣的分散性得到改善。

龐錦英等[14]采用硅烷偶聯(lián)劑KH550、高錳酸鉀接枝及乙?;驳姆绞綄?duì)香蕉纖維進(jìn)行改性,制備了香蕉纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料。研究發(fā)現(xiàn),KH550改性后復(fù)合材料的力學(xué)性能最好,其拉伸強(qiáng)度從38.79MPa增加到57.49MPa,彎曲強(qiáng)度從61.02MPa增加到101.8MPa,從斷面形貌也可看出纖維被基體緊緊包裹,基體對(duì)香蕉纖維的浸潤程度明顯提升。

1.2 鈦酸酯偶聯(lián)劑

鈦酸酯偶聯(lián)劑的作用機(jī)理與硅烷偶聯(lián)劑相似,一端為可與填料反應(yīng)的基團(tuán),一端可與聚合物長(zhǎng)鏈產(chǎn)生纏繞,發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。Wu等[15]分別用鈦酸酯和硬脂酸對(duì)木纖維進(jìn)行改性,制備了聚乳酸/木纖維可生物降解復(fù)合材料。結(jié)果表明,當(dāng)鈦酸酯偶聯(lián)劑含量為3%時(shí),改性效果最好,復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度分別提高了94%和90%。

Jing等[16]將聚乳酸分別與經(jīng)鈦酸酯偶聯(lián)劑、氨基硅油、硅烷偶聯(lián)劑和乳化蠟改性后的甜高粱纖維共混制備復(fù)合材料,研究發(fā)現(xiàn)鈦酸酯偶聯(lián)劑改性后的復(fù)合材料彎曲和沖擊強(qiáng)度最好,分別比未經(jīng)處理時(shí)提高了63%和62%。

1.3 馬來酸酐類增容劑

郭文靜等[17]利用馬來酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)作為相容劑制備了聚乳酸/木粉復(fù)合材料。研究發(fā)現(xiàn),添加PP-g-MAH(CA60)的復(fù)合材料比未添加相容劑的聚乳酸降解更嚴(yán)重,相對(duì)分子質(zhì)量更低,從而導(dǎo)致力學(xué)強(qiáng)度差、耐水性差。而由PP-g-MAH與PP共混制備的M300相容劑一方面可抑制聚乳酸的降解,復(fù)合材料的重均相對(duì)分子質(zhì)量(Mw)和數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量(Mn)分別從4.95×104和3.04×104g/mol增大到6.37×104和4.02×104g/mol;另一方面還能提高復(fù)合材料的力學(xué)性能,使其彎曲強(qiáng)度和彎曲模量分別從43.31MPa、7.11GPa提高到56.94MPa、7.68GPa。

李明等[18]制備了馬來酸酐接枝聚乳酸(PLA-g-MAH),并將其作為黃麻纖維與聚乳酸基體之間的界面相容劑。研究發(fā)現(xiàn),隨著PLA-g-MAH含量的增大,聚乳酸/黃麻纖維/PLA-g-MAH復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度先提高后降低;當(dāng)PLA-g-MAH的含量為3%時(shí),復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度均達(dá)到最大值49.9MPa和20.794kJ/m2,分別提高了9.7%和94%。

滿向東等[19]用1%的馬來酸酐和為6%的硅烷偶聯(lián)劑KH550分別處理漢麻纖維,制備聚乳酸/漢麻纖維復(fù)合材料,發(fā)現(xiàn)經(jīng)馬來酸酐處理2、4h后漢麻纖維的拔脫強(qiáng)度比未經(jīng)處理時(shí)分別提高了59.70%、89.55%,經(jīng)KH550處理2、4h后拔脫強(qiáng)度分別提高了89.55%、125.87%??梢?,2種方式均可提高纖維與基體的相容性,且4h的處理效果最佳。

Lu等[20]用MAH作為改性劑、過氧化二異丙苯(DCP)作為引發(fā)劑制備了聚乳酸/木粉復(fù)合材料。研究表明,加入改性劑后,復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性降低,拉伸和彎曲強(qiáng)度有了明顯提高;MAH含量為1%時(shí)二者均達(dá)到最大值,相比未改性的復(fù)合材料分別提高了144%和44%。

1.4 異氰酸酯類增容劑

異氰酸酯類增容劑種類較多,如聚亞甲基聚苯基異氰酸酯、丁基異氰酸酯以及苯乙烯異氰酸酯等。李新功等[21]發(fā)現(xiàn)異氰酸酯(MDI)兩端的—N=C=O可分別與竹纖維和聚乳酸發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),改善竹纖維和聚乳酸界面相容性。隨著MDI用量的增加,復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性提高,拉伸強(qiáng)度逐漸增大,沖擊強(qiáng)度先增大后減??;當(dāng)MDI含量為1.5%時(shí),復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度分別達(dá)到63.4MPa和11.3kJ/m2。

Lee等[22]采用基于生物的賴氨酸一二異氰酸酯作為竹纖維與聚乳酸的界面改性劑,發(fā)現(xiàn)當(dāng)MDI含量增加到0.33%時(shí),復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和彈性模量分別從29MPa、2.67GPa迅速增加至42MPa、2.96GPa。

纖維與基體之間的界面黏結(jié)增強(qiáng)了,復(fù)合材料的拉伸性能和疏水性得到提高。Yu等[23]研究了二異氰酸酯的種類和含量對(duì)聚乳酸/苧麻纖維復(fù)合材料力學(xué)性能及熱性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),以異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)作為增容劑的復(fù)合材料力學(xué)性能最好且IPDI的最佳含量為1.5%,此時(shí)拉伸強(qiáng)度從52.5MPa提高到62.6MPa,拉伸模量從2.95GPa提高到3.14GPa,而彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度則提高了20%左右。

除此之外,李兆乾等[24]用自制的2種大分子偶聯(lián)劑γ-甲基丙烯酞氧基丙基三甲氧基硅烷接枝聚乳酸(PLA-g-MPS)和甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝聚乳酸(PLA-co-PGMA)來處理劍麻纖維,制備了聚乳酸/劍麻復(fù)合材料。研究發(fā)現(xiàn),復(fù)合材料的界面剪切強(qiáng)度有了明顯提高,分別提高了36.4%和42.7%。

楊龍[25]將甘油、乙醇及聚乙二醇等3種醇類分別添加到聚乳酸/木粉復(fù)合材料中,發(fā)現(xiàn)加入甘油的復(fù)合材料,木粉與聚乳酸間界面不明顯,復(fù)合材料的力學(xué)性能最佳;當(dāng)甘油的用量達(dá)到6%時(shí),拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度分別提高了18%和22%左右,增容效果較好。

Wang等[26]制備了接枝聚合物甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝聚乳酸(PLA-g-GMA)作為聚乳酸和竹纖維的增容劑來制備復(fù)合材料。研究發(fā)現(xiàn),PLA-g-GMA改善了聚乳酸與竹纖維的界面相容性。當(dāng)增容劑含量為15%時(shí),聚乳酸/竹纖維復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和拉伸模量分別增加了135%和44%。

2 阻燃劑

聚乳酸的極限氧指數(shù)為21%,只能達(dá)到UL 94的HB級(jí),屬于易燃材料。天然植物纖維也易燃,導(dǎo)致復(fù)合材料也易燃,使其應(yīng)用領(lǐng)域受到較大限制,為此要對(duì)聚乳酸/天然纖維復(fù)合材料進(jìn)行阻燃改性。在阻燃聚乳酸過程中,需要綜合考慮制品阻燃等級(jí)、力學(xué)、加工及著色等性能,合理地確定阻燃劑的種類、用量、助劑及工藝條件[27]。聚乳酸復(fù)合材料的阻燃方向是環(huán)?;?、低毒化、高效化、低成本化及多功能化[28]。

王春紅等[29]通過堿加阻燃劑FPK8002加硅烷偶聯(lián)劑KH550復(fù)合處理的方法對(duì)苧麻織物進(jìn)行表面改性,制備了聚乳酸/苧麻織物復(fù)合材料。研究發(fā)現(xiàn),12s點(diǎn)火時(shí)間時(shí)復(fù)合材料的損毀長(zhǎng)度為1cm,60s點(diǎn)火時(shí)間時(shí)復(fù)合材料的損毀長(zhǎng)度為8.25cm,且均無熔滴現(xiàn)象,阻燃性能較好。

Bocz等[30]利用合成的一種新型含磷阻燃劑對(duì)亞麻纖維進(jìn)行表面處理,將改性后的纖維加入到聚乳酸/熱塑性淀粉共混物中,并采用磷酸甘油代替甘油作為淀粉的增塑劑。經(jīng)測(cè)試,復(fù)合材料的阻燃性獲得顯著提高,UL 94垂直燃燒測(cè)試可達(dá)V-0級(jí),極限氧指數(shù)為33%,同時(shí)減少了44%的熱量釋放。

楊舒宇等[31]在聚乳酸/椰殼纖維復(fù)合材料制備過程中加入環(huán)氧包覆型聚磷酸銨(EAPP),制備了一種環(huán)境友好型的聚乳酸阻燃復(fù)合材料。當(dāng)加入10%椰殼纖維以及20%的EAPP后,復(fù)合材料的極限氧指數(shù)可達(dá)34.6%,UL 94測(cè)試通過V-0級(jí)。

Wang[32]在竹子纖維增強(qiáng)聚乳酸的復(fù)合材料中加入聚磷酸銨(APP)、可膨脹石墨作為阻燃劑,發(fā)現(xiàn)二者起到協(xié)同作用,復(fù)合材料UL 94垂直燃燒測(cè)試可達(dá)V-1或V-0級(jí),熱變形溫度相比純聚乳酸提高了102%。

凌啟飛等[33]研究了阻燃劑APP對(duì)聚乳酸/竹粉復(fù)合材料性能的影響,發(fā)現(xiàn)APP含量為20%時(shí),阻燃抑煙效果較好。同時(shí)比較了APP和氫氧化鋁(ATH)對(duì)聚乳酸/竹粉復(fù)合材料抑煙和抑熱的效果[34],結(jié)果表明ATH對(duì)復(fù)合材料具有顯著的抑煙效果,但抑熱作用較APP要差,而ATH與APP復(fù)合阻燃劑使復(fù)合材料兼具較好的抑熱作用和抑煙效果。此外,APP和ATH單獨(dú)阻燃的復(fù)合材料在浸水過程中的吸水率和吸水厚度膨脹率均較低,而APP/ATH復(fù)配阻燃型聚乳酸/竹粉復(fù)合材料的吸水率最高,尺寸穩(wěn)定性最差[35]。

3 增韌劑

聚乳酸/植物纖維復(fù)合材料通常為脆性材料,韌性較差,實(shí)際使用過程中容易破裂,因此需要對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行增韌處理[36]。馮彥洪等[37]利用聚乙二醇(PEG)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)對(duì)聚乳酸/劍麻纖維復(fù)合材料進(jìn)行增韌改性,得出斷裂伸長(zhǎng)率的最優(yōu)配方為硬脂酸含量1%、PBS含量10%、PEG含量15%,材料的斷裂伸長(zhǎng)率可提高到無助劑時(shí)的3倍左右;沖擊強(qiáng)度的最優(yōu)配方為PBS含量5%、PEG含量15%,材料的沖擊強(qiáng)度比無助劑時(shí)提高了87%左右。

Taib等[38]在聚乳酸/40%洋麻纖維復(fù)合材料中加入10%的PEG,發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度從5.9kJ/m2增加到7.0kJ/m2,提高了19%。周娟娟等[36]以聚烯烴彈性體(POE)和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯(PETG)作為增韌劑,研究了其對(duì)聚乳酸/麥稈纖維復(fù)合材料力學(xué)性能及微觀形貌的影響。嘗試了以無機(jī)納米粒子Mg(OH)2為核、彈性體為POE殼的“核-殼”結(jié)構(gòu)對(duì)材料進(jìn)行增韌,研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)納米核與殼的質(zhì)量比為1∶2時(shí),復(fù)合材料力學(xué)性能較好,當(dāng)“核-殼”結(jié)構(gòu)母粒添加量為15%時(shí),復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度相比未增韌時(shí)提高了約114.29%。

李明等[18]將PBS作為增韌組分加入到聚乳酸/黃麻中,并采用過氧化二異丙苯(DCP)促進(jìn)聚乳酸和PBS的交聯(lián)反應(yīng),使得二者能夠更好地融合在一起。Serizawa等[39]通過加入一種乳酸和脂肪族聚酯的共聚物合成的增韌劑,發(fā)現(xiàn)聚乳酸/洋麻纖維復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度從5.5kJ/m2增長(zhǎng)到7.8kJ/m2。Qiang等[40]在聚乳酸基木塑復(fù)合材料中加入線形低密度聚乙烯(PELLD),發(fā)現(xiàn)PE-LLD可顯著提高復(fù)合材料的沖擊韌性,當(dāng)木粉含量為5%時(shí),未加PE-LLD的復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度只有75kJ/m2,而加入PE-LLD后,沖擊強(qiáng)度可達(dá)110kJ/m2左右,且直到木粉含量增加到50%,加入PE-LLD的復(fù)合材料其沖擊強(qiáng)度均高于未添加的。

聚乳酸/植物纖維復(fù)合材料作為一種安全無毒可降解的綠色材料,在替代傳統(tǒng)塑料制品如餐具、家具等方面有著廣泛應(yīng)用前景。其韌性是不可忽視甚至極其重要的性能指標(biāo),增韌劑的選擇和添加也就尤為重要。

4 潤滑劑

Ding等[41]在制備聚乳酸/纖維素復(fù)合泡沫的過程中加入PEG作為潤滑劑。另外,鐘京等[42]研究了2種自配的潤滑劑配方對(duì)聚乳酸/甜高粱纖維木塑復(fù)合材料加工流動(dòng)性和力學(xué)性能的影響,發(fā)現(xiàn)當(dāng)組分中含有低熔點(diǎn)的前期潤滑劑時(shí),能得到良好的加工流動(dòng)性,但由于潤滑劑未完全揮發(fā),導(dǎo)致模壓成型時(shí)出現(xiàn)泡孔,力學(xué)性能大大降低;而不含前期潤滑劑配方的力學(xué)性能可比之提高34%,但加工流動(dòng)性有所降低。因此在帶排氣孔的螺桿擠出機(jī)中可加入前期潤滑劑,而在密煉機(jī)中則不能添加。

戚裕等[43]在聚乳酸/木粉復(fù)合材料加入潤滑劑TR-044,避免了因停留時(shí)間延長(zhǎng)使得擠出物機(jī)械強(qiáng)度急劇下降,改善了樣品表面的光潔度。當(dāng)潤滑劑含量為1.5%時(shí),復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度最高可達(dá)37MPa左右,比未添加潤滑劑時(shí)提高了11%。

劉榮亮等[44]發(fā)現(xiàn),潤滑劑TPW609與聚乳酸/劍麻纖維相容性較好,在溫度為180℃、轉(zhuǎn)速為10r/min、TPW609添加量為0.5%~1.0%時(shí),復(fù)合材料的平衡轉(zhuǎn)矩從未添加時(shí)的16N·m迅速下降至10-7N·m,熔體黏度降低,熔融速率加快;而TPW665體系終止轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速有關(guān),在低轉(zhuǎn)速下(10r/min),TPW665的潤滑效果非常明顯,隨潤滑劑用量增多,平衡轉(zhuǎn)矩最多可下降48%左右。

5 增塑劑

用于聚乳酸的增塑劑一般分為:?jiǎn)误w、低聚物和聚合物,單體有甘油、乙酸甘油酯等,低聚物如乳酸低聚物、三甘醇等,聚合物如聚乙二醇和聚丙二醇等[45]。厲國清[46]在聚乳酸/亞麻纖維中加入PEG作增塑劑,發(fā)現(xiàn)增塑效果明顯,復(fù)合材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)和結(jié)晶溫度(Tc)明顯降低,分別降低了7℃和15℃。不同相對(duì)分子質(zhì)量的PEG對(duì)聚乳酸的增塑效果不同,較低相對(duì)分子質(zhì)量的PEG是聚乳酸良好的增塑劑,而較高相對(duì)分子質(zhì)量的PEG是聚乳酸良好的增韌劑。林武滔等[47]研究發(fā)現(xiàn)在3種不同相對(duì)分子質(zhì)量(分別為1000、2000、6000)的PEG中,PEG2000對(duì)聚乳酸/苧麻纖維復(fù)合材料結(jié)晶能力的促進(jìn)作用最顯著,其總結(jié)晶速率是純聚乳酸的2倍。

廖枝飛等[45]發(fā)現(xiàn)亞磷酸三苯酯(TPPi)在聚乳酸/聚己內(nèi)酯共混體系中不僅可以起到增塑劑的效果,還起到偶聯(lián)劑的作用,共混物的斷裂伸長(zhǎng)率可達(dá)243.78%。

趙梓年等[48]在苧麻纖維的浸潤液中加入增塑劑檸檬酸三丁酯(TBC),研究發(fā)現(xiàn)聚乳酸/苧麻纖維復(fù)合材料的斷裂伸長(zhǎng)率先升高后下降,TBC含量為10%時(shí),斷裂伸長(zhǎng)率最高可達(dá)70%以上,聚乳酸球晶也隨著TBC含量增加而變大。

Nor等[49]研究發(fā)現(xiàn)將三乙酸甘油酯加入聚乳酸/洋麻纖維后,復(fù)合材料的Tg從58℃下降到52℃,儲(chǔ)能模量從2.14GPa提高到2.61GPa,而拉伸強(qiáng)度由未添加增塑劑時(shí)的32MPa提高到48MPa。增塑劑在聚乳酸和植物纖維制備復(fù)合材料的過程中主要起到降低材料的Tg、改善材料的加工性能、同時(shí)提高PLA的結(jié)晶度、增強(qiáng)復(fù)合材料韌性的作用,可與增韌劑協(xié)同使用。

6 結(jié)語

聚乳酸與植物纖維均為生物基材料,二者共混并配以適當(dāng)助劑可制得性能優(yōu)良、成本較低的復(fù)合材料,應(yīng)用前景十分廣闊。同一種小分子助劑(如PEG)在不同體系中有時(shí)可以用作增塑劑,有時(shí)可用作潤滑劑等。同時(shí),復(fù)合材料制備過程中用到的加工助劑如抗氧劑、抗老化劑等尚未被系統(tǒng)地研究與報(bào)道。隨著聚乳酸/植物纖維復(fù)合材料逐漸被人們重視,其制備過程中要用到的助劑也將受到關(guān)注,且助劑的安全無毒、環(huán)境友好、高效多功能及協(xié)同化使用是今后研發(fā)的主要方向。

[1]王溪繁 .竹原纖維/PLA復(fù)合材料性能的研究[D].蘇州:蘇州大學(xué)材料學(xué)院,2009.

[2]施慶鋒 .基于聚乳酸的生物可降解復(fù)合材料的制備和研究[D].上海:華東理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,2011.

[3]吳 濤,趙西坡,林 真,等 .完全降解聚乳酸共混復(fù)合材料的研究進(jìn)展[J].高分子通報(bào),2013,35(2):84-88.Wu Tao,Zhao Xipo,Lin Zhen,et al.Research Progress in Completely Biodegradable Polylactide Blends[J].Polymer Bulletin,2013,35(2):84-88.

[4]肖同姊.聚乳酸/天然纖維復(fù)合材料制備與性能研究[D].天津:天津科技大學(xué)化工與材料學(xué)院,2011.

[5]Ishiaku U S,Yang X Y,Leong Y W,et al.Effects of Fiber Content and Alkali Treatment on the Mechanical and Morphological Properties of Poly(lactic acid)/Poly(caprolactone)Blend Jute Fiber-Filled Biodegradable Composites[J].Journal of Biobased Materials &Bioenergy,2007,1(1):78-86.

[6]Oksman K,Skrifvars M,Selin J F.NaturalFibres as Reinforcement in Polylactic Acid(PLA)Composites[J].Composites Science &Technology,2003,63(9):1317-1324.

[7]Orue A,Jauregi A,Unsuain U,et al.The Effect of Alkaline and Silane Treatments on Mechanical Properties and Breakage of Sisal Fibers and Poly(lactic acid)/Sisal Fiber Composites[J].Composites Part A:Applied Science &Manufacturing,2016,84:186-195.

[8]Xia X,Liu W,Zhou L,et al.Study on Flax Fiber Toughened Poly(lactic acid)Composites[J].Journal of Applied Polymer Science,2015,132(38):42573.

[9]Dong Y,Ghataura A,Takagi H,et al.Polylactic Acid(PLA)Biocomposites Reinforced with Coir Fibres:Evaluation of Mechanical Performance and Multifunctional Properties[J].Composites Part A:Applied Science &Manufacturing,2014,63:76-84.

[10]Gregorova A,Sedlarik V,Pastorek M,et al.Effect of Compatibilizing Agent on the Properties of Highly Crystalline Composites Based on Poly(lactic acid)and Wood Flour and/or Mica[J].Journal of Polymers &the Environment,2011,19(2):372-381.

[11]周長(zhǎng)奉,彭培輝,吳彩茵,等.硅烷偶聯(lián)劑對(duì)PLA/木粉復(fù)合材料性能的影響[J].塑料科技,2014,42(12):85-89.Zhou Changfeng,Peng Peihui,Wu Caiyin,et al.Effect of Silane Coupling Agent on Properties of PLA/Wood Flour Composites[J].Plastics Science &Technology,2014,42(12):85-89.

[12]李 姍,王春紅,易升桂,等 .苧麻/熱固性聚乳酸復(fù)合材料的制備及其彎曲性能研究[J].玻璃鋼/復(fù)合材料,2012,(S1):59-62.Li Shan,Wang Chunhong,Yi Shenggui,et al.Study on the Preparation and Flexural Properties of Ramie Reinforced Poly-lactic Acid Composites[J].Fiber Reinforced Plastics/Composites,2012,(S1):59-62.

[13]盛雨峰,溫變英,胡笑千.硅烷偶聯(lián)劑對(duì)聚乳酸/甘蔗渣復(fù)合材料力學(xué)性能的影響[J].中國塑料,2012,26(1):87-92.Sheng Yufeng,Wen Bianying,Hu Xiaoqian.Effect of Silane Coupling Agent on Mechanical Properties of PLA/Bagasse Composites[J].China Plastics,2012,26(1):87-92.

[14]龐錦英,莫羨忠,劉鈺馨 .阻燃香蕉纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料的制備與表征[J].化工進(jìn)展,2015,34(4):1050-1054.Pang Jinying,Mo Xianzhong,Liu Yuxin.Preparation and Characterization of Flame Retardant Banana Fiber Reinforced PLA Composites[J].Chemical Industry &Engineering Progress,2015,34(4):1050-1054.

[15]Wu Y Q,Liu X M,Li X G.Effect of the Interface Control Process of Wood Fiber/PLA on Properties of Composites[J].Advanced Materials Research,2012,(557/559):281-285.

[16]Zhong Jing,Li Honghong,Yu Jianliang,et al.Effects of Natural Fiber Surface Modification on Mechanical Properties of Poly(lactic acid)(PLA)/Sweet Sorghum Fiber Composites[J].Polymer-Plastics Technology and Engineering,2011,50(15):1583-1589.

[17]郭文靜,鮑甫成,王 正.MAPP相容劑對(duì)WF/PLA復(fù)合材料性能的影響[J].塑料,2009,38(4):7-9,3.Guo Wenjing,Bao Fucheng,Wang Zheng.Effect of MAPP Compatibilizer on Properties of WF/PLA Composite[J].Plastics,2009,38(4):7-9,3.

[18]李 明.PLA/PBS/黃麻纖維復(fù)合材料的制備及其性能研究[D].吉林:吉林大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,2012.

[19]滿向東,王 玉.漢麻纖維增強(qiáng)聚乳酸(PLA)基復(fù)合材料的界面性能研究[J].江蘇紡織,2010,(11):57-60.Man Xiangdong,Wang Yu.Study on Interfacial Properties of Hemp Fiber Reinforced Polylactic Acid(PLA)Composites[J].Jiang Su Textile,2010,(11):57-60.

[20]LüS,Gu J,Tan H,et al.Modification of Wood Flour/PLA Composites by Reactive Extrusion with Maleic Anhydride[J].Journal of Applied Polymer Science,2015,133(15):43295.

[21]李新功,鄭 霞,吳義強(qiáng),等.界面改性對(duì)竹纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料性能的影響[J].中國塑料,2013,23(6):47-51.Li Xingong,Zheng Xia,Wu Yiqiang,et al.Effect of Interface Modification on Properties of Bamboo Fiber Reinforced Poly(lactic acid)Composites[J].China Plastics,2013,23(6):47-51.

[22]Lee S H,Wang S.Biodegradable Polymers/Bamboo Fiber Biocomposite with Bio-based Coupling Agent[J].Composites Part A:Applied Science &Manufacturing,2006,37(1):80-91.

[23]Yu T,Hu C,Chen X,et al.Effect of Diisocyanates As Compatibilizer on the Properties of Ramie/Poly(lactic acid)(PLA)Composites[J].Composites Part A:Applied Science &Manufacturing,2015,76:20-27.

[24]李兆乾 .大分子偶聯(lián)劑的合成及其對(duì)天然纖維/聚乳酸復(fù)合材料的界面改性[D].上海:華東理工大學(xué)化工學(xué)院,2010.

[25]楊 龍.木粉/聚乳酸復(fù)合材料的制備及性能表征[D].東北林業(yè)大學(xué)生物質(zhì)材料科學(xué)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,2015.

[26]Wang Y N,Weng Y X,Wang L.Characterization of Interfacial Compatibility of Polylactic Acid and Bamboo Flour(PLA/BF)in Biocomposites[J].Polymer Testing,2014,36:119-125.

[27]常少坤,任 杰 .聚乳酸的阻燃改性研究進(jìn)展[J].塑料,2010,39(4):85-88.Chang S K,Ren J.Research Progress in Flame Retardance Modification of Poly(Lactic Acid)[J].Plastics,2010,39(4):85-88.

[28]楊舒宇,李建峰,徐 鼐,等.聚乳酸阻燃改性研究進(jìn)展[J].化工新型材料,2014,(8):31-33.Yang Shuyu,Li Jianfeng,Xu Nai,et al.Research Advances on Flame Retardant Modification of Poly(lactic acid)[J].New Chemical Materials,2014,(8):31-33.

[29]王春紅,任子龍,李 姍,等.苧麻織物表面改性對(duì)其增強(qiáng)熱固性聚乳酸復(fù)合材料力學(xué)及阻燃性能的影響[J].復(fù)合材料學(xué)報(bào),2015,32(2):444-450.Wang Chunhong,Ren Zilong,Li Shan,et al.Effect of Surface Modification on Properties of Mechanical and Flame Retardant of Ramie Fabrics Reinforced Thermosetting Polylactic Acid Composites[J].Acta Materiae Compositae Sinica,2015,32(2):444-450.

[30]Bocz K,Szolnoki B,Marosi A,et al.Flax Fibre Reinforced PLA/TPS Biocomposites Flame Retarded with Multifunctional Additive System[J].Polymer Degradation &Stability,2014,106(8):63-73.

[31]楊舒宇,徐 鼐,龐素娟,等.PLA/椰殼纖維阻燃復(fù)合材料的制備與性能研究[J].塑料科技,2015,43(1):69-73.Yang Shuyu,Xu Nai,Pang Sujuan,et al.Study on Preparation and Properties of Flame-retardant PLA/Coir Fiber Composite[J].Plastics Science &Technology,2015,43(1):69-73.

[32]Wang Yuying,Shi Yengfong.Flame-retardant Recycled Bamboo Chopstick Fiber-reinforced Poly(lactic acid)Green Composites via Multifunctional Additive System[J].Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers,2016,65:452-458.

[33]凌啟飛,李新功 .聚磷酸銨阻燃聚乳酸/竹粉復(fù)合材料的性能研究[J].工程塑料應(yīng)用,2013,41(8):20-24.Ling Qifei,Li Xingong.Study on the Properties of Ammonium Polyphosphate Flame Retardant Polylactic Acid/Bamboo Flour Composites[J].Engineering Plastics Application,2013,41(8):20-24.

[34]凌啟飛,李新功,紀(jì)雨辛,等 .阻燃抑煙型聚乳酸/竹粉復(fù)合材料性能研究[J].中國塑料,2014,28(7):44-48.Ling Qifei,Li Xingong,Ji Yuxin,et al.Properties of Flame Retardant and Smoke Suppression of Poly(lactic acid)/Bamboo Flour Composites[J].China Plastics,2014,28(7):44-48.

[35]凌啟飛,李新功,陳 茂,等 .阻燃處理對(duì)聚乳酸/竹粉復(fù)合材料吸水性能的影響[J].中國塑料,2014,28(8):17-21.Ling Qifei,Li Xingong,Chen Mao,et al.Effect of Flame Retardants on Water Absorption Properties of Poly(lactic acid)/Bamboo Flour Composites[J].China Plastics,2014,28(8):17-21.

[36]周娟娟 .麥秸纖維與聚乳酸相容性及其復(fù)合材料增韌改性的研究[D].江蘇:南京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,2011.

[37]馮彥洪,張葉青,瞿金平,等.PLA/劍麻纖維復(fù)合材料的增韌改性[J].塑料,2011,40(2):9-11.Feng Yanhong,Zhang Yeqing,Qu Jinping,et al.Research on Toughening of PLA/Sisal Fiber Composite[J].Plastics,2011,40(2):9-11.

[38]Taib R M,Ramarad S,Ishak Z A M,et al.Properties of Kenaf Fiber/Polylactic Acid Biocomposites Plasticized with Polyethylene Glycol[J].Polymer Composites,2009,31(7):1213-1222.

[39]Serizawa S,Inoue K,Iji M.Kenaf-fiber-reinforcedPoly(lactic acid)Used for Electronic Products[J].Journal of Applied Polymer Science,2006,100(1):618-624.

[40]Tao Qiang,Demei Yu,Yanzhong Wang,et al.Polylactide-based Wood Plastic Composites Modified with Linear Low Density Polyethylene[J].Polymer-Plastics Technology and Engineering,2013,52(2):149-156.

[41]Ding W D,Jahani D,Chang E,et al.Development of PLA/Cellulosic Fiber Composite Foams Using Injection Molding:Crystallization and Foaming Behaviors[J].Composites Part A:Applied Science &Manufacturing,2015,83:130-139.

[42]鐘 京,李春玲,譚天偉,等 .聚乳酸/甜高粱纖維復(fù)合材料性能研究[J].現(xiàn)代化工,2009,(S2):102-104.Zhong Jing,Li Chunling,Tan Tianwei,et al.Study on Properties of PLA/Sweet Sorghum Fiber Composites[J].Modern Chemical Industry,2009,(S2):102-104.

[43]戚 裕.聚乳酸/木粉復(fù)合材料的制備與性能研究[D].江蘇:南京理工大學(xué)化工學(xué)院,2007.

[44]劉榮亮,馮彥洪,潘映雪,等 .不同潤滑劑對(duì)劍麻/聚乳酸復(fù)合材料流變性能的影響[J].塑料,2013,42(6):38-40.Liu Rongliang,F(xiàn)eng Yanhong,Pan Yingxue,et al.Effect of Different Lubricants on Rheological Properties of Sisal Fiber/Polylactic Acid Composite[J].Plastics,2013,42(6):38-40.

[45]廖枝飛 .聚乳酸/稻草纖維復(fù)合材料性能研究[D].北京:清華大學(xué)材料科學(xué)與工程系,2012.

[46]厲國清 .亞麻纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料的制備與性能研究[D].河南:鄭州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,2011.

[47]林武滔,楊惠賢,蔡曉華,等.增塑劑PEG對(duì)聚乳酸/苧麻纖維復(fù)合材料結(jié)晶能力的影響[J].三明學(xué)院學(xué)報(bào),2013,30(4):68-72.Lin Wutao,Yang Huixian,Cai Xiaohua,et al.The Effect of Poly(ethylene glycol)Plasticizer on Promoting Crystallization of PLA/RF Composite[J].Journal of Sanming University,2013,30(4):68-72.

[48]趙梓年,肖同姊.聚乳酸/苧麻纖維(PLA/RF)復(fù)合材料的制備與性能[J].天津科技大學(xué)學(xué)報(bào),2011,26(2):28-32.Zhao Zinian,Xiao Tongzi.Preparation and Properties of PLA/RF Composite Materials[J].Journal of Tianjin U-niversity of Science &Technology,2011,26(2):28-32.

[49]Nor A I,Wan Z,Wan Y,et al.Poly(Lactic Acid)(PLA)-reinforced Kenaf Bast Fiber Composites:The Effect of Triacetin[J].Journal of Reinforced Plastics &Composites,2010,29(7):1099-1111.

關(guān)于召開2017功能性塑料包裝創(chuàng)新峰會(huì)暨塑料委專家委員會(huì)年會(huì)的通知

各有關(guān)單位及專家:

基于業(yè)界對(duì)如何縮小與國外先進(jìn)技術(shù)的差距,提升行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和競(jìng)爭(zhēng)力的迫切需求,為促進(jìn)技術(shù)交流與創(chuàng)新,了解新產(chǎn)品信息與行業(yè)未來發(fā)展趨勢(shì),整合資源,共謀發(fā)展,我會(huì)決定在2017第二屆包裝世界(上海)博覽會(huì)期間,在上海舉辦“2017功能性塑料包裝創(chuàng)新峰會(huì)暨中包聯(lián)塑料委專家委員會(huì)年會(huì)”。有關(guān)事項(xiàng)通知如下:

一、會(huì)議信息

名稱:2017功能性塑料包裝創(chuàng)新峰會(huì)暨塑料委專家委員會(huì)年會(huì)

時(shí)間:2017年11月9-11日

地點(diǎn):上海海洋大學(xué)(浦東臨港)中國功能性塑料包裝研究交流中心

主辦單位:中國包裝聯(lián)合會(huì)塑料制品包裝委員會(huì)

承辦單位:中國功能性塑料包裝研究交流中心;上海尚微堂企業(yè)管理咨詢有限公司

協(xié)辦單位:征集中

會(huì)議規(guī)模:150~200人

二、論文征集

征集對(duì)象:擬參加本次峰會(huì)的企業(yè)及個(gè)人。

征集內(nèi)容:功能性塑料包裝用原、輔材料;功能性塑料包裝的生產(chǎn)工藝與設(shè)備;功能性塑料包裝材料的性能及檢測(cè)技術(shù);功能性塑料包裝的應(yīng)用。

論文征集日期:2017年8月15日前提交論文題目及摘要,9月25日前提交完整論文。論文經(jīng)審核后,收錄于“2017功能性塑料包裝創(chuàng)新峰會(huì)暨塑料委專家委員會(huì)年會(huì)”論文集中,部分優(yōu)秀論文推薦到《塑料包裝》雜志發(fā)表。

三、日程安排

1、將邀請(qǐng)多名活躍在研發(fā)、生產(chǎn)第一線的知名專家、學(xué)者,分別就功能性塑料包裝相關(guān)議題進(jìn)行講演和交流;

2、塑料委專家委員會(huì)年會(huì);

3、實(shí)地考察中國功能性塑料包裝研究交流中心和企業(yè);

四、收費(fèi)原則

會(huì)務(wù)費(fèi):包含資料費(fèi)、場(chǎng)地費(fèi)、演講講課費(fèi)、餐飲費(fèi)、參觀工廠車費(fèi)等,2000元/人;優(yōu)惠條款:2017年8月31日前繳費(fèi)報(bào)名的1800元/人;2017年9月30日前繳費(fèi)報(bào)名的1900元/人;相關(guān)高校師生,1000元/人;同一企業(yè)2人以上5人以下報(bào)名的,1600元/人;組團(tuán)參與的另行優(yōu)惠。住宿及往返交通費(fèi)自理;住宿可通過主辦方代訂。

聯(lián)系方式:李立:15692166715;gnxslbz@163.com 樊敏:15692166725;mfan@shou.edu.cn

吳尚平:15801966993;微信ycrtzbl;wushangping@126.com 陳昌杰:13817940074;ccj000@126.com

安毅:13801117271;13801117271@163.com

A Review on Applications of Additives for Poly(lactic acid)/Plant Fiber Composites

WANG Meng,WENG Yunxuan*,SONG Xinyu
(School of Materials Science and Mechanical Engineering,Beijing Technology and Business University,Beijing 100048,China)

This paper reviewed the research progresses in the preparation of poly(lactic acid)/plant fiber composites at home and abroad and introduced the relevant processing additives including compatibility agents,toughening agents,lubricants,flame retardants and plasticizers in detail.Finally,the development of the additives used for poly(lactic acid)/plant fiber biodegradable composites was prospected.

poly(lactic acid);plant fiber;composite;compatilizer;flame retardant;lubricant;toughening agent;plasticizer

TQ321

A

1001-9278(2017)07-0009-07

10.19491/j.issn.1001-9278.2017.07.002

2016-12-23

*聯(lián)系人,wyxuan@th.btbu.edu.cn

猜你喜歡
偶聯(lián)劑聚乳酸潤滑劑
歐洲潤滑劑行業(yè)將面臨原料可獲得性及更嚴(yán)格廢油再生指令的挑戰(zhàn)
硅烷偶聯(lián)劑原位改性白炭黑/溶聚丁苯橡膠復(fù)合材料的流變性能和力學(xué)性能研究
基于分子阻隔的丙交酯聚合原位自組裝制備聚乳酸納米球的方法研究
生產(chǎn)制造領(lǐng)域新型硅烷偶聯(lián)劑的現(xiàn)狀及應(yīng)用分析
利用黃粉蟲生物降解聚乳酸塑料:一種可持續(xù)的廢棄物資源化利用途徑
2018年北美潤滑劑需求情況及2018—2023年預(yù)測(cè)
美國新型高效綠色鋁材潤滑劑面市
基于數(shù)值模擬的聚乳酸纖維環(huán)保餐具的翹曲分析及優(yōu)化
聚乳酸-聚己內(nèi)酯/茶多酚復(fù)合膜的性能研究
回收熱塑性聚氨酯彈性體的性能研究