《阻燃级黄麻短纤维_聚乳酸复合材料的制备及性能研究;.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《阻燃级黄麻短纤维_聚乳酸复合材料的制备及性能研究;.pdf（4页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、阻燃级黄麻短纤维/ 聚乳酸复合材料的 制备及性能研究 Preparation and Properties of Flame Retarded Short Jute Fiber Reinforced Poly( lactic acid) Composites 于 ? 涛1, 2, 李 ? 岩1, 任 ? 杰2 ( 1 同济大学 航空航天与力学学院, 上海 200092; 2 同济大学 材料科学与工程学院纳米与生物高分子材料研究所, 上海 200092) YU T ao1, 2, LI Yan1, REN Jie2 ( 1 School of Aerospace Engineering and
2、Applied Mechanics, Tongji University, Shanghai 200092, China; 2 Institute of Nano and Bio?Polymeric Materials, School of Material Science and Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China) 摘要: 采用具有良好降解性的黄麻短纤维作为增强材料, 生物可降解材料聚乳酸作为基体, 制备了可降解的黄麻/聚乳 酸复合材料。对复合材料的力学性能, 耐热性能以及阻燃性能等进行了测试, 结果表明, 相对与纯
3、聚乳酸, 黄麻纤维的加 入使复合材料的力学性能和耐热性能有明显提高, 阻燃体系的加入使复合材料具有良好的阻燃性能, 可达到 UL94 V0 级, 但阻燃剂的加入一定程度上降低了复合材料的力学性能及热变形温度。? ? 关键词: 聚乳酸; 黄麻; 复合材料 文献标识码: A ? ? 文章编号: 1001 ?4381( 2009) Suppl2?0294?04 Abstract: T he biodegradable flame retarded composites were prepared by a two?roll mill with short jute fiber and poly (
4、lactic acid) ( PLA) . The mechanical properties, the thermal properties and the flame retardant properties of the composites were tested. T he results show that the mechanical prop? erties and the thermal properties were improved with the addition of jute fiber. T he flame retardant properties of th
5、e composites increased with adding the flame retardancy, and the mechanical properties and the heat distortion temperature decreased at the same time. Key words: poly( lactic acid) ; jute; composite ? ? 日益增长的环保意识和能源紧缺引起了人们对生 物可降解材料研究、 开发及应用的重视 1- 3。可生物 降解的聚乳酸及其共聚物具有很多优点: 可生物降解、 来源广泛的可再生材料、 具有优良的力学性能
6、, 因此它 引起人们极大的关注 4- 7。然而聚乳酸耐热性差、 可 燃且燃烧时具有熔融物滴落, 因此极大的限制了其他 航空、 电器领域的应用 8, 9。 通过天然植物纤维与聚乳酸及其共聚物复合制备 工程材料是开发具有高性能、 低成本的完全生物可降 解材料最可行的方法之一 10, 11 。本工作采用同样具 有良好降解性的黄麻短纤维作为增强材料, 聚乳酸作 为基体, 同时分别对黄麻纤维及聚乳酸进行了阻燃处 理, 制备了具有阻燃性能的可降解的黄麻/ 聚乳酸复合 材料, 并对复合材料的力学性能, 耐热性能及阻燃性能 进行了研究。 1? 实验部分 1 ?1? 实验原料 聚乳酸, 上海同杰良生物材料有限公
7、司提供, Mw = 150, 000g/ mol; 黄麻纤维, 安吉县正兴联麻纺织有 限公司生产; 聚磷酸铵, 上海旭森非卤消烟阻燃剂有限 公司生产; 乙醇, 化学纯, 国药集团化学试剂有限公司; 硅烷偶联剂, 化学纯, 上海耀华化工厂。 1 ?2? 实验设备 真空干燥箱, ZK072B, 上海实验仪器有限公司; 电 光分析天平, T G328A, 上海天平仪器厂; 双螺杆反应 挤出机, LEIST RITZ, 德国制造, 长径比为 40 ? 1; 螺 294 ? ? 材料工程 / 2009 年增刊 2 杆直径 27mm; 0 ?50MN 牛半自动压力成型机, YXC? 50( D) , 上海
8、西玛伟力橡塑机械公司; 电热真空干燥 箱, ZK072B, 上海实验仪器厂有限公司; 开放式炼塑 机, SK?160B, 中国上海轻工机械股份有限公司。 1 ?3? 黄麻短纤维/ 聚乳酸复合材料的制备 黄麻长纤维首先需剪成平均长度为 1 3cm 的短 纤维, 放置一定浓度的偶联剂溶液中浸泡 2h, 再取出 反复洗涤至 pH= 7并放入通风橱风干 24h, 再放入烘 箱 80? 干燥 8h 后取出、 待用; 将黄麻浸入 5% 的阻燃 剂乙醇溶液中 2h, 取出, 在空气中放置 72h 后, 放入烘 箱 80? 干燥 8h 后取出, 得到阻燃剂处理的黄麻短纤 维; 将聚乳酸、 阻燃剂聚磷酸铵充分干
9、燥, 然后按比例 在干燥容器内混合均匀。用双螺杆挤出机熔融共混, 进行反应挤出, 螺杆转速为 100r/ min, 挤出温度为 165? , 物料挤出后经空气冷却、 切粒得到阻燃改性聚 乳酸。将表面处理的黄麻纤维( NF) 和阻燃处理的黄 麻纤维( FNF) 和聚乳酸( PLA) 及阻燃处理聚乳酸 ( FPLA) 进行混合, 然后在一定的温度下, 于两辊开炼 机上进行混合, 得到黄麻/ 聚乳酸复合材料。 1 ?4? 测试与表征 将黄麻/ 聚乳酸复合材料在 0?5mN 半自动压力 成型机上, 在温度 170 ? , 压力 10MPa 下预热 10min 后放气, 压制 5min, 然后取出放入
10、0 ?50mN 框式双层 平板硫化机保压冷却至室温, 切割成实验所需尺寸和 规格的标准样条。将制备成的标准样条在双丝杆电子 拉力机( DXLL?5000, 上海登杰机器设备有限公司 ( D 66: 538- 547. 11 ? CORRALES F, VILASECA F, LLOP M , et al. Chemical modi? fication of jute fibers for the production of green?composites. J Hazardous Mater 2007; 44: 730- 735. 12 ?RAY D, SARKAR BK, RANA AK
11、, et al. T he mechanical properties of vinylester resin matrix composites reinforced with alkali- treated jute fibers J . Compos Part A Appl S 2001, 32: 119- 127. 基金项目: 教育部新世纪优秀人才项目( NCET?07 ?0620) ; 上海市科委 科技 攻 关 项 目 ( 075211015 ) ; 上 海 市 优 秀 学 科 带 头 人 项 目 ( 07XD14029) ; 上海市国际科技合作基金项目( 075207046) 作者简介: 于涛( 1980- ) , 男, 博士, 在站博士后, 联系地址: 上海市彰武 路 100 号同济大学航空航天与力学学院( 200092), E ?mail: yutao- tj tongji. edu. cn ? 297 ? 阻燃级黄麻短纤维/聚乳酸复合材料的制备及性能研究