PLA-PHB碳纳米管复合材料结构与性能的研究_高分子材料与工程专业毕业论文PLA/PHB/碳纳米管复合材料结构与性能的研究STUDY ON THE STRUCTURE ANDPROPERTY OF PLA/PHB/ CNTSCOMPOSITE专业：高分子材料与工程摘要本文采用浓硝酸酸化碳纳米管，并通过正硅酸乙酯在碳纳米管表面接枝大量羟基，然后通过加入硅烷偶联剂KH550，形成表面被包覆的碳纳米管；再以聚乳酸为主体、PHB为辅料、碳纳米管为增强体,采用哈克密炼机制备PLA/PHB/碳纳米管复合材料。
通过红外吸收光谱分析经碳纳米管的处理情况；采用电镜扫描分析处理过碳纳米管的分散情况以及积聚形态；采用拉伸测试、冲击测试、静弯曲测试来研究复合材料的力学性能；采用微型燃烧量热计研究复合材料的热稳定性能；采用毛细管流变仪研究复合材料的流变性能；采用维卡软化温度测试仪测定复合材料的维卡软化温度。
通过碳纳米管红外光谱分析表明，经过正硅酸乙酯和硅烷偶联剂的综合处理，在碳纳米管表面上成功的接枝了大量的官能团，并且表面包覆了有效地附着基团。
力学性能研究表明，加入弹性体PHB之后，材料的拉伸强度、冲击强度、断裂伸长率提高，静弯曲强度下降。
再加入少量的碳纳米管之后，复合材料的拉伸强度、冲击强度和静弯曲强度都有很大的提升，断裂伸长率下降。
但是增加碳纳米管的组分，由于这是由于碳纳米管的团聚导致与复合材料界面粘结力下降，冲击强度有所下降。
流变性能研究表明，聚乳酸加入PHB后，在低剪切速率下，体系的表观粘度增加；在较高剪切速率下，体系的表观粘度低于纯聚乳酸的，说明加入PHB 之后，体系的表观粘度更受剪切速率的影响。
在加入碳纳米管之后，体系的表观粘度增大，并且碳纳米管含量越大，表观粘度也越大。
热稳定性能研究表明，加入碳纳米管之后，复合材料的热释放速率峰值有了较大的下降，并且热释放速率峰值对应的时间也有所延迟。
说明碳纳米管的加入能够提高聚乳酸的热稳定性。
关键词：聚乳酸；聚3羟基-4羟基丁酸酯；碳纳米管；复合材料；ABSTRACTIn this paper, used the nitric acid acidized carbon nanotubes, and through the tetraethyl orthosilicate(TEOS) in carbon nanotubes surface hydroxyl grafted a lot, and then through the join silane coupling agent KH550, the formation of a surface of carbon nanotubes was enshrouded;Again with poly lactic acid(PLA) as the main body, the PHB as the auxiliary materials, carbon nanotubes in order to strengthen the body, the tried for PLA/PHB/carbon nanotube composite materials by HAAKE.The infrared absorption spectral analysis had the carbon nanotubes treatment; By using scanning electron microscopy (SEM) analysis process of the dispersion of carbon nanotubes and accumulation form; Use a tensile test, impact test, static bending test to study the mechanical properties of composite; By micro burning calorimeter(MCC) study the thermal stability of the composite material performance; Capillary rheometry study the rheological properties of composite material can; Using vicat softening temperature tester(VST) of composite materials were vicat softening temperature.Through the carbon nanotubes infrared spectral analysis indicates that, after TEOS and silane coupling agent comprehensive treatment in carbon nanotubes surface to the success of a large number of grafted functional group, and the surface coated with effectively attached to the group.Mechanical properties research indicate that by elastomer PHB later, material of tensile strength, impact s treng th, elongation at break improve, static bending strength decline. Add a small amount of carbon nanotubes after, the tensile strength of the composite, impact strength and bending strength has greatly improved, elongation at break down. But the increasing of the carbon nanotubes components, because this is due to the reunion of carbon nanotubes in and the compound material interface bond drop, impact strength fell.Include research shows that, PLA to join PHB, in low shear rate, apparent viscosity increases the system; In the higher shearing rate, apparent viscosity of the system of less than pure PLA, explain to join PHB after, the system will be more apparent viscosity shearing rate influence. In the join carbon nanotubes after, apparent viscosity increases the system, and the greater the content of carbon nanotubes, the greater the apparent viscosity.Thermal stability study shows that, after join carbon nanotubes, composite materials of heat release rate peak has larger drops and heat release rate and the corresponding time also peak a delay. Explain the carbon nanotubes join can improve thermal stability of PLA.Key words: PLA；P(3HB-co-4HB)；Carbon nanotubes；Composite目录1.前言 (1)1.1引言 (1)1.2聚乳酸概述 (1)1.3PHB概述 (3)1.4碳纳米管概述 (4)1.5聚乳酸/PHB/碳纳米管复合材料的制备 (6)1.6聚乳酸/PHB/碳纳米管复合材料的研究现状与展望 (7)1.7本课题研究的主要内容 (8)2.实验材料和方法 (9)2.1实验原料 (9)2.2实验仪器 (9)2.3碳纳米管的纯化和表面修饰 (10)2.4复合材料的制备 (10)2.5测试与表征 (11)3.结果讨论与分析 (13)3.1碳纳米管的处理结果分析 (13)3.2力学性能测试 (15)3.3聚乳酸/PHB/碳纳米管复合材料电镜扫描断面分析 (20)3.4流变性能测试 (21)3.5维卡软换温度测试 (24)3.6微型全自动量热测试 (24)参考文献 (26)致谢 (1)1 前言1.1 引言随着人类社会的进步，聚合物材料工业飞速发展，塑料作为一种新材料正在广泛大量的被应用于包括电子产品、汽车工业、医疗、纺织、包装和建筑等各个领域。
但是由于塑料废弃物难以分解，由此造成的环境问题日益严重，人们开始意识到解决环境问题迫在眉睫。
于是许多科技研究者就开始寻求能够在短时间内降解并且在应用性能方面能与传统塑料相媲美的材料。
聚乳酸（PLA）和PHB 作为两种生物可降解材料，被广泛应用于各个领域，尤其是在汽车工业领域和电子通信行业。
但是两者在力学性能和热稳定性能方面无法满足在各个行业的大量应用，这些材料被应用于电子产品外壳或者是汽车的各种零部件时，其热稳定性能和阻燃性能方面的不足严重的限制了它们的应用范围，所以科学研究者就设法用各种填料来改善它们的各种性能。
1.2 聚乳酸概述1.2.1 聚乳酸基本性质聚乳酸是一种生物性能良好的可降解线性聚酯，是由可再生农作物如玉米、马铃薯等发酵产生的乳酸作为单体，通过化学合成的一类高分子聚合物。
聚乳酸广泛用于各种加工成型，被称为“绿色塑料”。
聚乳酸是热塑性聚合物，和其他生物降解材料相比，聚乳酸具有较好的加工性能、力学性能，所以聚乳酸被认为是有望在不同行业部分取代传统塑料的生物可降解聚合物。
当然聚乳酸也是一种脂肪族聚酯，所以其阻燃性能较差，并且其结晶性能差、脆性大等缺点，大大限制了其应用。