论文部分内容阅读
塑料工业蓬勃发展的同时带来了严重的“白色污染”问题,这引起了人们对塑料废弃物的关注,可降解材料的研究和开发被视为解决这一问题的理想途径。聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是生物可降解材料中的研究热点之一,因其具有优良的生物降解性能以及加工性能而备受青睐。本文以我国资源丰富、可降解、可再生的竹纤维、竹粉为填充原料,以可生物降解的聚丁二酸丁二醇酯为基体树脂,通过熔融挤出、注塑成型的工艺制备了PBS/竹纤维、PBS/竹粉复合材料,期望得到性能优良的生物可降解材料,同时达到降低生产成本,充分开发利用我国丰富的竹纤维、竹粉资源的目的。论文的主要研究内容如下:(1)对短竹纤维增强PBS研究表明,硅烷偶联剂KH-560对竹纤维的表面处理效果明显好于钛酸酯类偶联剂以及其它硅烷偶联剂的处理效果,KH-560的最佳用量为2wt%:NaOH溶液和KH-560对竹纤维复合处理效果优于NaOH溶液和KH-560的单独处理效果,其中NaOH溶液浓度越高增强效果越明显;但是NaOH溶液的使用增加了溶液后处理的问题,与环境保护、降低成本的初衷相悖,因此此方法不适合大规模的应用。短竹纤维的加入提高了复合材料的弯曲强度、冲击强度和热变形温度,但材料的拉伸强度并未得到改善。(2)对PBS/长竹纤维复合材料研究发现,使用KH-560对竹纤维进行表面处理能够明显提高复合材料的力学性能,长纤维的增强效果明显好于短纤维的增强效果。当KH-560溶液的用量为5wt%,长竹纤维的质量分数为35wt%复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、热变形温度与纯PBS树脂相比,分别提高了15.9%、122%、100%、36.8%。研究了注射压力对复合材料性能的影响,当注射压力为50MPa时,复合材料的力学性能相对较好。用差示扫描量热法(DSC)对PBS以及PBS/竹纤维复合材料的熔融与结晶行为进行了研究,结果表明:复合材料的熔融焓、熔点与结晶温度均低于纯PBS树脂,其中未用偶联剂处理的复合材料的结晶温度相对较低。(3)通过TG和SEM分别研究了PBS/竹纤维复合材料的热降解行为和拉伸断面形貌。复合材料的热降解温度低于纯PBS树脂的热降解温度,竹纤维经KH-560表面修饰后材料的热稳定性有所提高。未用KH-560处理时的复合材料拉伸断面较为齐整,纤维大多从基体中拔出,为明显的脆性断裂行为;竹纤维经KH-560表面处理后材料的拉伸断面粗糙,断面没有出现缝隙和孔洞,PBS与竹纤维的结合较为牢固,表明KH-560处理竹纤维后复合材料的界面结合强度明显提高。(4)竹粉经KH-560表面修饰后复合材料的性能有所改善,最佳的KH-560用量为5wt%;随着竹粉用量的增大,复合材料的拉伸强度先降低后升高,弯曲强度和热变形温度逐渐升高,冲击强度和熔体流动速率呈现逐渐降低的趋势。竹粉的加入降低了复合材料的熔点和熔融焓,提高了材料的结晶温度,说明竹粉对复合材料有异相成核的作用。(5)用土埋法对PBS/竹纤维、PBS/竹粉复合材料的降解行为进行了研究,随着降解时间的延长,复合材料的拉伸强度逐渐降低,失重率逐渐增加;经过降解之后复合材料样品的表面变得较为粗糙,而纯PBS树脂的表面较为光滑。证明竹纤维、竹粉的加入提高了材料的降解速率。