论文部分内容阅读
本研究分别采用直接混合法、有机蒙脱土(OMMT)悬浮液浸渍处理法以及两步原位合成法制备OMMT改性木粉(WF)/聚乳酸(PLA)复合材料,考察不同改性方法对WF/PLA复合材料物理、力学以及热性能的影响。同时比较了不同改性剂两步原位合成OMMT改性WF/PLA复合材料的性能差异。为进一步探究OMM T与WF的结合机理,本研究将WF的组成成分进行分离,并采用OMMT对其改性,进而分析OMMT与各组分的结合机理。主要得出以下结论:(1)采用直接混合法制备的OMMT改性WF/PLA复合材料,其吸水率和吸水厚度膨胀率随WF含量的增加而增加,弯曲强度有所下降。当WF含量低于40wt%时,复合材料的弯曲性能有所提高。OMMT还能与偶联剂产生协同作用从而进一步提高复合材料的性能。经硅烷改性且OMMT含量为1wt%时,复合材料的性能最优。在堆肥降解实验中,添入硅烷偶联剂,且OMMT含量高于1.5wt%以后能使复合材料在第4个月完全降解;(2)通过球磨分散改性技术合成了一种较为稳定的微化OMMT悬浮液。WF经改性处理后吸湿性能有所下降。0.5%OMMT悬浮液改性处理效果较好,复合材料吸水率和吸水厚度膨胀率明显下降,弯曲性能提高。但是当OMMT浓度高于4%之后,过量的OMMT反而会降低WF与PLA之间的界面结合力,导致复合材料性能下降;(3)采用两步原位合成法,能够在WF内部合成OMMT。OMMT改性能够有效降低WF的吸湿性与极性。OMM T对大尺寸WF的改性效果较为明显,制备的复合材料性能较高。虽然OMMT对复合材料的热降解稳定性有一定负面作用,但是可以提高复合材料的热变形稳定性。0.5%OMMT改性WF的效果较好,制备的复合材料弯曲强度可达75.39MPa,使木粉由填料转变为增强材料:(4)不同类型的改性剂都能够在WF内部合成OMMT,并进入到WF细胞壁中,产生插层作用。阳离子改性剂的改性效果优于阴离子改性剂,其中二癸基二甲基氯化铵(DDAC)在三种阳离子改性剂中改性效果最好,对于阴离子改性剂,十二烷基硫酸钠(SDS)的改性效果较明显。但阳离子改性剂更适于制备高性能的WF/PLA复合材料;(5)OMMT能进入到WF内部,通过与无定型物质末端羧基或者酚羟基的结合作用,与半纤维素(HF)产生插层,在木质素(LF)中完全剥离。但OMMT难以进入到纤维素(CF)内部,仅在CF表面发生团聚。WF各组分对PLA复合材料的物理力学性能有很大程度的影响。CF能提高复合材料的力学性能,却会增加复合材料的吸水性,导致其尺寸不稳定。HF对复合材料的各项性能都存在负面影响。LF会降低复合材料的吸水性,提高其尺寸稳定性,但却导致复合材料力学性能的降低。