Page 80 - 《橡塑技术与装备》2022年4期
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橡塑技术与装备 CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT
2 实验结果与讨论
2.1 溶液挥发法制备的聚乳酸 / 碳纳米管复
合材料
2.1.1 SEM 分析
CNT 在基体中的分散性和与基体间的界面相互作
用对复合材料的最终性能产生重要的影响。因此，本
实验首先采用 SEM 观察含 0.5 份 CNT 的 PLA/CNT
复合材料的 CNT 在 PLA 基体中的分散性，结果见图
1。从图 1 中可看出，CNT 大概以 10~12 μm 分散在
基体中，形态呈线团状，不规整，而在一些文献报道中，
采用熔融法制备的复合材料，只能以 20~50 μm 存在 图 2 PLA/CNT 复合材料不同配比的 DSC 曲线
于基体中，并且分散极不均匀 [4~6] 。可见，采用溶液
共混法制备的复合材料，纳米粒子的分散性要比熔融
法制备的好。
图 1 含 0.5 份的 CNT 的 PLA/CNT 复合材料的 SEM 图
2.1.2 DSC 研究
对纯聚乳酸和不同配比的 PLA/CNT 复合材料进
行了 DSC 扫描，复合材料的 DSC 热流曲线见图 2。 图 3 复合材料中 CNT 的含量与结晶度的关系
图 3 为 CNT 含量与复合材料的结晶度的关系曲线。从
图 2 和图 3 中可以看出，复合材料的熔融温度都基本
保持在 156 ℃左右，加入少量 CNT 就使得聚乳酸的
结晶度显著增加，但聚乳酸的结晶度随着 CNT 成核剂
用量的增加而逐渐减小，原因可能是 ：一方面，CNT
对 PLA 有明显的异相成核的作用 [7~9] ；另一方面，由
于 PLA 分子链缠绕在 CNT 上，形成类交联结构，限
制了 PLA 分子链的运动，导致其结晶度下降 [10~12] 。
2.1.3 拉伸测试
图 4 为纯 PLA 及不同配比 PLA/CNT 复合材料
的应力 - 应变曲线图。可以看出所有试样都表现出典
图 4 纯 PLA 及 PLA/CNT 复合材料的应力 - 应变曲线
型的脆性断裂的特征，在断裂前无屈服行为出现，断
裂时的应变不到 5%。图 5 为 CNT 含量与复合材料拉 2.2 溶液沉淀法制备的聚乳酸 / 碳纳米管复
伸强度的关系曲线。可以看出，随 CNT 含量的增加， 合材料
复合材料的拉伸强度表现出先增加后降低的趋势，当 2.2.1 SEM 分析
CNT 含量为 1 份时，复合材料出现拉伸强度的最大值， CNT 在基体中的分散性和与基体间的界面相互作
约为 51.24 MPa，与纯 PLA 的 45.99 MPa 相比提高了 用对复合材料的最终性能产生重要的影响。因此，本
11.4%。 实验首先采用 SEM 观察了含 0.5 份的 CNT 的 PLA/
CNT 复合材料的碳纳米管在 PLA 基体中的分散性，
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