木质素聚乳酸复合材料的制备与性能研究

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1、国内图书分类号：TK62国际图书分类号：西南交通大学研究生学位论文密级：公开年姓申请学位级别工堂亟±专业挞型型堂皇王猩指导老师姜曼副熬援二零一四年五月ClassifiedIndex：TK62U．D．C：SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisEXPLORATIONSFORPROCESS烈GANDPROPERTIESOFLIGNIN／POLY(L—LACTIC)ACIDCOMPOSITESGrade：Postgraduate201Candidate：ChunyuMuAcademicDe

2、greeAppliedfor：MasterDegreeSpeciality：MaterialsScienceandEngineeringSupervisor：Ass．Pro￡ManJiangMay,2014西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解

3、密后适用本授权书；2．不保密团，使用本授权书。(请在以上方框内打；√”)学位论文作者签名：镌篇屯日期：为1u．．口主．阳切羡删菇孔砌名明戤期师日老导指西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：(1)发现木质素对聚乳酸有异相成核细化晶粒从而对聚乳酸具有增韧作用，聚乳酸韧性的提高扩展了聚乳酸的应用范围。(2)通过对聚乳酸进行接枝马来酸酐，改善了聚乳酸与木质素之间的相容性，提高了木质素／聚乳酸复合材料的综合力学性能。(3)2wt％的偶联剂KH550可有效改善聚乳酸和木质素的界面性能。经偶联剂KH

4、550改性后，Lignin／PLLA复合材料的拉伸强度和杨氏模量都有显著提高。偶联剂KH550处理的木质素的添加量为5wt％时，复合材料的拉伸性能优于纯聚乳酸，复合材料的拉伸强度，杨氏模量和断裂伸长率分别提高了3．2％，4．O％和20．4％。(4)对木质素／聚乳酸这种全降解复合材料，无论有无进行增容改性，木质素添加入聚乳酸中均可有效提高聚乳酸在pH值为13的氢氧化钠．水溶液中的降解性能。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其它个人或集体已经发表或撰写过

5、的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：觞赵，日期：k10．。F．)／o西南交通大学硕士研究生学位论文第l页摘要化石能源的枯竭和环境危机的加剧使得开发和利用生物质资源成为目前乃至今后的发展方向。生物质资源中，木质素是广泛存在于植物细胞壁中的一种天然物质且储量丰富，在自然界中的储存量仅次于纤维素。长期以来，大量的木质素常被燃烧来产生能量或直接排放，这既产生大量的二氧化碳污染环境又是对资源的浪费。对木质素进行合理化高效应用，对环境和

6、经济都有积极意义。本论文将木质素用于聚乳酸这种目前唯一可商业化应用的高分子材料中来制备木质素／聚乳酸复合材料并研究其性能。木质素加入聚乳酸中，由于其与聚乳酸之间的界面结合作用差，复合材料的拉伸强度有大幅度的降低。但同时由于木质素对聚乳酸有异相成核细化晶粒的作用，木质素添加量低于10wt％时，可大幅度提高聚乳酸的冲击韧性，当添加5wt％的木质素时，其冲击强度提高了52．4％。在研究木质素／聚乳酸复合材料的过程中发现基体与填料之间的相容性差，因而采用马来酸酐接枝聚乳酸(MPLLA)和硅烷偶联剂分别对木质素／聚乳酸复合材料进行增容改性研究

7、。马来酸酐接枝聚乳酸可有效改善Lignin／PLLA复合材料的相容性，表现为复合材料经改性后拉伸强度的提高。但由于在反应挤出制备马来酸酐接枝聚乳酸的过程中，聚乳酸发生了不可避免的氧化降解，经MPLLA改性后的复合材料的拉伸强度提高不多且复合材料的断裂伸长率稍有降低。由于在反应挤出过程中进行氮气保护是不切实际的，可考虑对聚乳酸进行液相接枝马来酸酐。本论文研究了偶联剂KH550，KH560和KH570对木质素／聚乳酸复合材料的增容改性效果。偶联剂KH550和偶联剂KH560都可显著改善聚乳酸基体和木质素之间的相容性；偶联剂KH550改性

8、的Lignin／PLLA复合材料强而韧，偶联剂KH560改性的Lignin／PLLA复合材料更强而脆，偶联剂KH570仅能改善木质素在聚乳酸基体中的分散性，对其力学性能的改善效果不明显。由于偶联剂KH550是可溶于水的偶联剂，通过研究