高反光复合材料与高填充植物纤维复合材料的研究

来源 :中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所) | 被引量 : 0次 | 上传用户:sqlservermaintenance
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反光材料在生活中有着非常重要的作用。它被广泛的应用于道路交通安全领域,新能源材料领域以及包装领域等。目前商业化的反光材料一般都是用玻璃微珠或者珠光粉等改变物体表面的光学结构从而达到反光的效果。而我们在实验中偶然发现了将聚乳酸(PLA)与聚苯乙烯(PS)共混后,共混物的表面会有反光现象,与其他需要添加无机粒子的反光材料完全不同。因此我们想要探究PLA与PS共混物反光现象的影响因素。本文将PLA与PS共混得到的PLA/PS共混物微观分布的粒径尺寸,结晶度对于反光率的影响进行了研究,还使用玻璃微珠小球模拟PS小球在PLA中的分散来验证我们的推论,做了如下几方面的工作:(1)随着共混物在微观结构上随着体积含量的改变,PS小球颗粒分散在聚乳酸中的粒径也随之改变,粒径大小的变化影响了样品表面反光性能。样品的反光率随着PS小球颗粒的变大而提高,当PS小球颗粒平均粒径达到5μm时且大小均一时,共混物表面的反光率最高,随着粒径的继续增大,反光率则出现大幅下降。(2)PLA和PS共混后淬冷进行等温结晶处理。非晶样品相较于结晶的样品的反光率明显偏低。说明结晶度是影响共混物反光性的一个重要因素。而后随着结晶度的继续提升,样品的反光率非但没有随之上升,反而还略有下降。(3)使用实心玻璃微珠替代PS小球颗粒分散在聚乳酸中以验证上述关于粒径变化影响共混物反光性能的推论。通过实验发现PLA与玻璃微珠共混,在体积含量一定的情况下,反光率随着玻璃微珠粒径的变化而变化。在指定一种粒径的玻璃微珠与PLA共混的条件下,通过改变玻璃微珠的体积含量变化,来探究小球颗粒含量对于反光性能的影响。当玻璃微珠在共混物中体积含量从1%上升到7%的过程中,其表面上的反光率也会随之上升。通过调控PLA的结晶度可以控制聚乳酸与玻璃微珠共聚物表面的反光性能。在PLA非晶的情况下反光率明显低于聚乳酸结晶的情况。在等温结晶的前期,共混物反光率会随着结晶度上升而变大,在后期则会出现结晶度增大,反光率却下降的情况。本文的工作研究了PLA与PS共混后产生的反光现象。发现分散在PLA中的PS小球颗粒粒径的变化以及PLA结晶度的变化是影响反光性能的重要因素。还用玻璃微珠替代PS进行了验证。为将来通过两种聚合物共混制备反光材料提供了新的思路。本文还制备了一种高填充植物纤维复合材料,并研究了其各项性能。通过实验可以发现与传统仿木材料相比有着更好的力学性能。通过表征该材料内植物纤维长度,发现其分散都达到厘米级,说明了其力学性能优异的原因。经过100天的泡水实验发现其吸水率不超过3%,说明该材料防水性能优异。在阻燃测试时,经过阻燃改性的样品在第一次都无法被引燃,第二次才能被点燃。经过上述的研究,可以发现这种高填充植物纤维复合材料是一种非常适宜替代木材使用的材料,具有非常广阔的应用空间。本文所研究的两种材料中,聚乳酸与聚苯乙烯共混的反光材料可以作为免喷涂材料使用,减少涂料和溶剂的使用。并且该复合材料基体为聚乳酸,使用完后可以降解。植物纤维填充复合材料填料来源于天然植物,制备的产品安全可靠。所以这两种材料都是环境友好的,符合我们目前绿色环保的宗旨。
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