Page 63 - 《精细化工》2020年第1期

第 1 期 史军华，等: 改性纳米纤维素/聚乳酸复合材料的制备及性能 ·49·

了少量的裂痕，说明材料在被破坏时，应力受到了 强度主要受添料的力学强度和添料与基体树脂之间
CNC 的阻碍，但裂痕较光滑，说明 CNC 对应力的 的界面相容性影响，由于纳米纤维素具有较高的拉
阻挡作用较小。而 BCNC/PLA-3 膜的断面出现了大 伸强度和杨氏模量，可对 PLA 起到增强效果。添加
量撕裂状痕迹，表明 BCNC 对 PLA 基体起到了很好 BCNC 也能提升 PLA 膜的断裂伸长率，添加质量分
的增强增韧作用。经丁酸酐改性后，纳米纤维素与 数 3%的 BCNC，BCNC/PLA-3 膜的断裂伸长率较纯
PLA 间的界面相容性得到增强，可以起到阻碍裂纹 PLA 膜增加了 3.8%，原因可能是 BCNC 起到了增
快速发展、保护基体的效果。从 BCNC/PLA 复合材 塑剂的效果 [19] 。由图 6 还可知，添加同样的纳米纤
料的断面图中还可以观察到，BCNC 没有出现团聚 维素，BCNC/PLA 的性能优于 CNC/PLA，原因是
现象，因为丁酯基取代了纳米纤维素表面的羟基， BCNC 与 PLA 基体间有更好的界面结合，更利于对
提升了 BCNC 在非极性聚合物中的分散性。 PLA 力学性能进行改善 [20] 。

表 2 PLA 膜、不同 CNC/PLA 膜和 BCNC/PLA 膜的拉伸
强度和断裂伸长率
Table 2 Tensile stress and elongation at break of pure PLA
film, CNC/PLA film and BCNC/PLA films
Sample Stress/MPa Elongation at break/%
PLA 41.2±0.4 6.4±0.4
CNC/PLA-1 43.7±0.5 7.5±0.2
CNC/PLA-3 47.1±0.3 8.9±0.5
CNC/PLA-5 44.3±0.9 7.2±0.4
BCNC/PLA-1 43.9±0.7 8.7±0.5
BCNC/PLA-3 48.8±1.1 10.2±0.2
BCNC/PLA-5 53.6±1.5 8.4±0.5

2.7 PLA 复合材料的阻隔性能分析

图 7 是纳米纤维素添加量对 PLA 纳米复合膜水
图 5 PLA 膜(a)、CNC/PLA-3 膜(b)和 BCNC/PLA-3 膜(c)
的断面扫描电镜图 蒸气透过率和氧气透过率的影响。
Fig. 5 SEM images of ruptured surface of PLA film(a),
CNC/ PLA-3 film (b) and BCNC/PLA-3 film (c)

2.6 PLA 复合材料的力学性能分析
图 6 是纳米纤维素添加量对 PLA 复合材料拉伸
强度和断裂伸长率的影响，膜的力学参数列于表 2。

图 6 PLA 膜、不同 CNC/PLA 膜和 BCNC/PLA 膜的拉伸
性能曲线
Fig. 6 Tensile properties of pure PLA film, CNC/ PLA film
and BCNC/PLA films

纯 PLA 膜的拉伸强度为 41.2 MPa，添加 BCNC 图 7 PLA 膜、不同 CNC/PLA 膜和 BCNC/PLA 膜的水蒸
后，膜的拉伸强度得到了显著提升。添加质量分数 5% 气透过率(a)和氧气透过率(b)
的 BCNC，BCNC/PLA 膜的拉伸强度到达 53.6 MPa， Fig. 7 Water vapor permeability (a) and oxygen permeability
(b) of pure PLA film, CNC/PLA film and BCNC/
相对纯 PLA 膜提升了 30.1%。纳米复合材料的力学 PLA films