PBS-微晶纖維素復(fù)合材料的制備及其流變性能研究.pdf

1、近年來，隨著工業(yè)化的推進(jìn)，人類面對著環(huán)境不斷惡化和資源短缺嚴(yán)重等一系列的問題。因此，可降解材料的推廣使用成為必然的趨勢，而聚丁二酸丁二醇酯（PBS）就是一種綜合性能優(yōu)良的可降解材料；但是PBS具有脆性，而且生產(chǎn)成本較高，因而限制了它的推廣應(yīng)用。本文將微晶纖維素（MCC）與PBS進(jìn)行復(fù)合，對PBS/MCC復(fù)合材料的制備以及結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了以下研究：首先，通過熔融共混的方法分別制備了不同MCC含量和添加不同改性劑種類的PBS/MCC復(fù)合材料

2、并對其進(jìn)行表征，考察了復(fù)合材料的力學(xué)拉伸性能、熱性能和表觀形貌與MCC用量、改性劑種類的關(guān)系。然后采用高級毛細(xì)管流變儀和旋轉(zhuǎn)流變儀對復(fù)合材料的穩(wěn)態(tài)流變性能和動態(tài)流變性能進(jìn)行了測試，研究了這些性能與MCC用量、溫度和改性劑種類的關(guān)系。最后，根據(jù)流變測量數(shù)據(jù)，建立了能正確描述PBS/MCC復(fù)合材料流變行為的數(shù)學(xué)模型。研究結(jié)果如下：
　　未改性前，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率以及結(jié)晶溫度隨著MCC用量的增加反而有所降低。添加硅烷偶聯(lián)劑

3、KH550和自制馬來酸酐接枝PBS（MAPBS）以后，MCC與PBS之間的界面相容性得到改善，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率得到提高，熔融溫度和結(jié)晶溫度也有所上升。相容劑馬來酸酐（MAH）的加入能夠起到成核劑的作用，促進(jìn)復(fù)合材料在更高的溫度下快速結(jié)晶。
　　PBS/MCC復(fù)合材料屬于典型的假塑性流體，隨著剪切速率的增加，復(fù)合材料的剪切黏度ηa減小，剪切應(yīng)力τ增大。隨著MCC含量的增加或者溫度的降低，PBS/MCC復(fù)合材料的剪切粘度

4、ηa和剪切應(yīng)力τ都會增大。在不同溫度下添加相容劑MAH后，復(fù)合材料的ηa和τ均會明顯減小；而改性劑MAPBS和硅烷偶聯(lián)劑KH550對溫度的響應(yīng)比較敏感，只有達(dá)到合適的溫度后它們才能發(fā)揮作用，使復(fù)合材料的流動性變好。
　　隨著MCC含量的增加，復(fù)合材料的儲能模量G′和復(fù)數(shù)黏度|η*|都增大，―payne‖效應(yīng)和―第二平臺‖特征越來越明顯。在低頻區(qū)，當(dāng)MCC的添加量達(dá)到30wt％時，損耗因子tanδ會出現(xiàn)明顯降低的現(xiàn)象。添加改性劑MA

5、PBS和硅烷偶聯(lián)劑KH550之后，復(fù)合材料的G′和|η*|略有增加，tanδ沒有明顯的變化，在低ω區(qū)便可以觀察到―第二平臺‖現(xiàn)象。加入MAH之后，復(fù)合材料的G′和|η*|均大幅降低；在高ω區(qū)，復(fù)合材料的tanδ明顯提高，tanδ~ω曲線出現(xiàn)損耗峰，同時―第二平臺‖現(xiàn)象開始出現(xiàn)。隨著溫度T的升高，復(fù)合材料的G′降低，尤其是當(dāng)T在120℃~140℃之間時降低速率最快。
　　流變模型的預(yù)測值與實驗數(shù)據(jù)匹配度高，擬合較好，說明建立的流變模