纤维素纳米晶/聚乳酸复合材料的制备与性能
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国家“十一五”科技支撑计划(2008BADA9B0102);国家自然科学基金资助项目(31370569);湖南省教育厅重点项目(13A121)


Preparation and Properties of Cellulose Nanocrystal/Poly(Lactic Acid) Composites
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    摘要:

    用酸解法制备了纤维素纳米晶(CNC),然后用醋酸乙烯酯和丙烯酸丁酯通过自由基聚合的方法对CNC进行包覆改性,制得改性纤维素纳米晶(m-CNC),再将m-CNC和聚乳酸(PLA)通过溶液浇注法制备复合材料。利用透射电子显微镜、红外光谱、扫描电子显微镜、广角X射线衍射、力学和降解性能测试研究了m-CNC/PLA复合材料的结构与性能。结果表明,酸解法制备的棒状CNC 直径约为5 nm~26 nm,长度约为40 nm~380 nm。随着m-CNC含量的增加,m-CNC/PLA复合材料的拉伸强度呈上升趋势,当m-CNC的含量为8%时,m-CNC/PLA复合材料的拉伸强度与纯PLA的相比增加了43.3%。在PLA中加入适量的CNC或m-CNC,PLA的结晶度提高而晶粒尺寸减小。m-CNC的加入减缓了m-CNC/PLA复合材料在模拟体液中的降解速率,但加速了其在土壤中的降解。

    Abstract:

    Cellulose nanocrystals (CNCs) were prepared by acid hydrolysis of cotton fibers, then modified using vinyl acetate and n-butylacrylate as monomer through radical polymerization. The modified CNC (m-CNC) and poly(lactic acid) (PLA) were compounded to prepare composites via solution casting technique. The structure and properties of m-CNC/PLA composites were analyzed by TEM, FT-IR, mechanical testing, SEM, WAXD and degradation test. The results show that rod-like CNCs obtained through acid hydrolysis have the diameter of 5 nm~26 nm and the length of 40 nm~380 nm. The tensile strength of m-CNC/PLA composites increases with increasing content of m-CNC. As the m-CNC content increases from 0% to 8%, the tensile strength increases by 43.3%. The PLA phase in m-CNC/PLA composites presents higher crystallinity but smaller crystallites compared with the pure PLA. Adding m-CNC into PLA slows down the degradation of m-CNC/PLA composite in simulated body fluid but accelerates its degradation in soil.

    参考文献
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引用本文

罗卫华, 王正良, 袁彩霞, 吴义强, 袁光明.纤维素纳米晶/聚乳酸复合材料的制备与性能[J].高分子材料科学与工程,2014,30(9):154-158. Weihua Luo, Zhengliang Wang, Caixia Yuan, Yiqiang Wu, Guangming Yuan. Preparation and Properties of Cellulose Nanocrystal/Poly(Lactic Acid) Composites[J]. Polymer Materials Science & Engineering,2014,30(9):154-158.

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