聚乙二醇对纤维素纳米晶体/聚羟基丁酸戊酸酯复合材料性能的影响

杜俊, 赵国敏, 潘明珠, 李大纲, 张蕤

杜俊, 赵国敏, 潘明珠, 等. 聚乙二醇对纤维素纳米晶体/聚羟基丁酸戊酸酯复合材料性能的影响[J]. 复合材料学报, 2017, 34(4): 714-722. DOI: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20160711.002
引用本文: 杜俊, 赵国敏, 潘明珠, 等. 聚乙二醇对纤维素纳米晶体/聚羟基丁酸戊酸酯复合材料性能的影响[J]. 复合材料学报, 2017, 34(4): 714-722. DOI: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20160711.002
DU Jun, ZHAO Guomin, PAN Mingzhu, et al. Effects of polyethylene glycol on the properties of cellulose nanocrystals/PHBV composites[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2017, 34(4): 714-722. DOI: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20160711.002
Citation: DU Jun, ZHAO Guomin, PAN Mingzhu, et al. Effects of polyethylene glycol on the properties of cellulose nanocrystals/PHBV composites[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2017, 34(4): 714-722. DOI: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20160711.002

聚乙二醇对纤维素纳米晶体/聚羟基丁酸戊酸酯复合材料性能的影响

基金项目: 国家自然科学基金(31300476;31670556);南京林业大学杰出青年项目(NLJQ2015-02);江苏高校优势学科建设工程项目(PAPD)
详细信息
    通讯作者:

    潘明珠,博士,副教授,主要研究方向为木塑复合材料,E-mail:mzpan@njfu.edu.cn.

  • 中图分类号: TB332

Effects of polyethylene glycol on the properties of cellulose nanocrystals/PHBV composites

  • 摘要: 为了探讨聚乙二醇(PEG)对纤维素纳米晶体(CNCs)/聚羟基丁酸戊酸酯(PHBV)复合材料性能的影响规律,采用熔融共混法制备了PEG-CNCs/PHBV复合材料。采用环境扫描电镜(ESEM)、DSC、偏光显微镜(POM)、TG、力学试验机表征了复合材料的界面形貌、结晶性能、力学性能。结果表明,PEG的加入使CNCs/PHBV复合材料的断面由光滑变得粗糙,断口凹凸不平;PEG-CNCs/PHBV复合材料球晶尺寸减小,球晶结构产生缺陷,熔融过程转变成两个熔融峰,熔融温度Tm从167.8℃下降到165.1℃,此外,PEG的加入增加了复合材料分子链的移动性,结晶变得困难,结晶度Xc从54.3%下降到50.2%,熔融结晶温度Tmc从99.8℃下降到73.5℃;PEG的加入提高了CNCs/PHBV复合材料的冲击强度和拉伸断裂伸长率,25wt% PEG添加量时,较纯PHBV最大增幅分别为56.4%和96.3%,但杨氏弹性模量和拉伸强度不断下降;PEG的加入使复合材料热解过程由一步热解转化成两步,25wt% PEG添加量时,第一步热解中的最快分解温度(Tmax1)从281.5℃上升到285.3℃;第二步热解中的最快分解温度(Tmax2)从371.5℃上升到394.3℃。因此,PEG的加入可以改善CNCs与PHBV界面相容性和结晶性能,从而提高CNCs/PHBV复合材料韧性、塑性和热稳定性。
    Abstract: In order to investigate the effects of polyethylene glycol (PEG) on the properties of cellulose nanocrystals (CNCs)/poly 3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate (PHBV) composites, polyethylene glycol (PEG)-CNCs/PHBV composites were prepared by the melt compounding method. The facture structure, crystalline properties, thermal stability, and mechanical properties of PEG-CNCs/PHBV composites were charactered by ESEM, DSC, POM, TG and material-testing machine, respectively. The results show that the cross section of CNCs/PHBV composites with the addition of PEG becomes rough and fracture suface becomes uneven. The addition of PEG make the spherulite sizes of PEG-CNCs/PHBV composites decrease, new spherulite structure defects emerge, and melting process transform into two melting peaks. The melt temperature Tm decreases from 167.8℃ to 165.1℃. In addition, the addition of PEG enhances the mobility of PHBV molecular chain, thus the crystallization of PHBV becomes more difficult. The melt crystalline temperature Tmc of composites decreases from 99.8℃ to 73.5℃ and the crystallinity Xc decreases from 54.3% to 50.2%. Compared with PHBV, the impact strength and tensile elongation at break of PEG-CNCs/PHBV composites keep increasing with the increase of PEG content, whose maximal promotion with 25wt% PEG are 56.4% and 96.3%, respectively, but the Young's modulus and tensile strength of PEG-CNCs/PHBV composites keep decreasing. Meanwhile the application of PEG improves the thermal stability of composite materials. The pyrolysis process of PEG-CNCs/PHBV composites transforms into two steps, and the fastest decomposition temperature (Tmax1) in the first and second step increases from 281.5℃ to 285.3℃, and from 371.5℃ to 394.3℃, respectively. The addition of PEG can improve the compatibilization and crystallinity between CNCs and PHBV, accordingly enhance toughness, plasticity and thermal stabilities of CNCs/PHBV composites.
  • 期刊类型引用(14)

    1. 陈欣玥,管舒仪,蔡晓丹,张笑,赖坤容,杨明琰,田稼. 木质纳米纤维素增强聚乙烯醇复合水凝胶的制备及性能研究. 化工新型材料. 2023(02): 218-222+228 . 百度学术
    2. 周鉴澄,陈国华,陈丹青. 具有温度敏感特性的高强度聚(N-异丙基丙烯酰胺)基纳米纤维膜. 复合材料学报. 2023(06): 3441-3448 . 本站查看
    3. 曹璐,贾园,薛怡章,周星博,姜子景. 改性聚乙烯材料制备及其在体育器材领域中的应用. 合成材料老化与应用. 2023(04): 119-124 . 百度学术
    4. 王小凡,李婷,陈新,朱海燕,苗红艳,吴秀明. 聚乙烯醇/原花青素共混物薄膜的制备及其性能研究. 功能材料. 2022(05): 5147-5152 . 百度学术
    5. 杨明琰,陈欣玥,张笑,管舒仪,蔡晓丹,张文博,王福俊,李鑫,王新平. 双醛纤维素/聚乙烯醇复合水凝胶的制备及其性能. 复合材料学报. 2022(10): 4889-4897 . 本站查看
    6. 吴凯,韩好,汪琪,胡源,徐玲琳,高云. 水凝胶复合水泥基材料性能与微结构特征. 硅酸盐学报. 2021(11): 2470-2477 . 百度学术
    7. 储李娜,敖先权,陈前林,郭妤,曹阳. 改性聚乙烯醇添加酒糟制备缓释肥包膜材料的表征及其性能. 化工进展. 2020(02): 627-634 . 百度学术
    8. 黄晓华. 改性聚乙烯的制备工艺及其在体育器材领域的应用研究进展. 合成树脂及塑料. 2020(03): 95-98 . 百度学术
    9. 梁爽,胡亚松,夏传俊,陈俊英,黄霞. 低聚肽对PVA/PEG复合薄膜相容性的影响. 塑料. 2020(03): 21-23+27 . 百度学术
    10. 陈林. PVA/PAA/CMC高吸水树脂的合成和性能研究. 广东化工. 2020(13): 66-68 . 百度学术
    11. 李泓,张静,陈可,罗程严,徐春波,梁宸,李波,肖文谦,廖晓玲. 羟基磷灰石纳米纤维增强甲基丙烯酸酐改性明胶复合水凝胶的制备及性能. 复合材料学报. 2020(10): 2572-2581 . 本站查看
    12. 刘慰,司传领,杜海顺,张苗苗,ZHANG Xinyu,解洪祥. 纳米纤维素基水凝胶的制备及其在生物医学领域的应用进展. 林业工程学报. 2019(05): 11-19 . 百度学术
    13. 王小燕,刘利,曾秀,马群忠,谷山林,熊定奎,王海燕. 载Ag改性桑枝韧皮纤维素/聚乙烯醇复合膜的制备及表征. 复合材料学报. 2019(11): 2502-2508 . 本站查看
    14. 单友娜,景治娇,葛雪松,吴琳,姜义军. SiO_2/纤维素复合气凝胶的制备及性能研究. 化工新型材料. 2018(09): 250-252+255 . 百度学术

    其他类型引用(11)

计量
  • 文章访问数:  1041
  • HTML全文浏览量:  75
  • PDF下载量:  387
  • 被引次数: 25
出版历程
  • 收稿日期:  2016-04-24
  • 修回日期:  2016-06-15
  • 刊出日期:  2017-04-14

目录

    /

    返回文章
    返回