PBS_芦苇秸秆复合材料的制备及性能研究.pdf

摘要

摘要

在过去的几十年里，传统的石油基材料在许多行业的用量飞速增加，但在使用

过程中伴随着塑料废弃物的产生，并且绝大部分废弃物不易无害降解而造成环境污

染，使用环境友好型材料的需求应运而生。制造生物基聚合物来取代石油基聚合物，

并提供降低生物可降解材料生产成本的战略方案是解决传统塑料使用所产生的环境

污染等问题的重要举措。聚丁二酸丁二醇酯（PBS）是市场上新兴的一种生物材料，

具有优异的生物降解性和生物相容性。然而，PBS也存在如使用成本较高、力学性

能不足以及可加工性有限等缺点影响了其更加深远的应用前景。本文主要针对以上

不足采用芦苇秸秆纤维（RSF）和聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯（PBAT）对其改性，

主要研究内容如下：

（1）以PBS为基体，改性和未改性的芦苇纤维为增强填料制备了一系列

PBS/RSF复合材料，探究了芦苇纤维添加量以及不同改性方式对复合材料力学性能、

结晶性能、动态力学性能、流变性能和微观形貌结构的影响。研究表明：氢氧化钠

改性芦苇纤维（ARSF）或硅烷偶联剂KH560改性芦苇纤维（KRSF）作为填料增强

复合材料的效果优于未改性芦苇纤维（URSF），并且经过二者共同改性的芦苇纤维

（MRSF）对复合材料性能的提升相比单一改性芦苇纤维更加明显，当MRSF添加

量为30%时，复合材料弹性模量达到987MPa，较纯PBS提升98.99%；芦苇纤维的

加入破坏了PBS分子链的柔顺规整性，提高了复合材料的玻璃化转变温度，结晶温

度与纯PBS相比较降低了4.37°C；复合材料的储能模量、损耗模量和复数黏度随着

芦苇纤维含量的增加均呈现升高趋势，加工性能明显改善；微观形貌观察发现改性

纤维与基体相容性显著提高，但在高填充量时仍有轻微相分离现象。

（2）为了进一步提升复合材料的界面相容性及力学性能，使用甲基丙烯酸缩水

甘油酯（GMA）对PBAT接枝制得聚合物PBAT-g-GMA，通过改变PBAT-g-GMA和

MRSF的添加量分别制备了PPM和PMP系列复合材料并对其进行各项测试表征。

研究表明：PBAT-g-GMA的加入显著提升了PPM复合材料的机械性能，使得复合材

料的玻璃化转变温度降低，极大改善了PBS与MRSF的界面相容性，当PBAT-g-

GMA添加量为50%时，复合材料的冲击强度相较于纯PBS提升了84.72%，玻璃化

转变温度相对于纯PBS下降了4.21℃；改变PBAT-g-GMA的含量对复合材料的结晶

性能影响甚微，而改变MRSF的含量可以降低复合材料的结晶温度和熔融温度，

PBAT-g-GMA和MRSF的加入均不会对复合材料的晶体结构产生影响；随着PBAT-

g-GMA和MRSF含量的变化，复合材料的储能模量、损耗模量和复数黏度呈现不同

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摘要

幅度的增长，加工性能大幅提升。

关键词：聚丁二酸丁二醇酯（PBS）芦苇纤维（RSF）聚己二酸-对苯二甲酸丁

二酯（PBAT）力学性能界面相容性

II

Abstract

Abstract

Theuseoftraditionalpetroleum-basedmaterialsinanumberofindustrieshasincreased

exponentiallyoverthepastfewdecades,buttheapplicationprocessisaccompaniedbythe

generationofplas