Page 131 - 《精细化工》2020年第12期

第 12 期 宋 洁，等: 花生壳纤维增强 PBS 复合材料的制备及性能 ·2493·

维添加量逐渐增加，复合材料的热性能略有下降， 表 2 PBS/F 复合材料的 DSC 数据
且残炭量较大。可能是由于花生壳纤维在添加量较 Table 2 DSC data of PBS/F composite materials
大时，花生壳纤维作为天然物质，其本身与基材热 复合材料 T m1/℃ T m2/℃ T c/℃ Δ T/℃
性能的差异及过量纤维取向的差异，在一定程度上 PBS 109.61 — 80.77 28.84
破坏了复合材料的相容性，从而影响了复合材料的 PBS/1% F 111.62 102.51 85.27 26.35
热稳定性。其残炭量可进一步说明，花生壳纤维中 PBS/5% F 111.37 101.52 86.46 24.91
含有大量多糖、还原糖等成分，在加热过程中容易 PBS/9% F 110.87 101.01 85.83 25.04
炭化，但在成型加工过程中可以提高复合材料的相
容性，达到提高复合材料综合性能的目的。 由图 5 和表 2 可知，不同比例 PBS/F 复合材料
呈现两个熔融峰——T m1 和 T m2 ，其中，当添加量较
低时，T m1 较纯 PBS 向高温方向发生偏移，说明复
合材料的稳定性有所提高；T m2 为花生壳纤维的熔融
峰，且 T m2 随着花生壳纤维添加量的增大而有所减
小，说明由花生壳纤维添加量过高产生的分子间相
互作用不足以弥补花生壳纤维本身热稳定性差及纤
维取向变化产生的缺陷，使得其熔融温度有所降低。
与此同时，复合材料的结晶温度也向高温方向发生
偏移，且过冷度有所降低，进一步说明花生壳纤维
的添加缩短了复合材料的结晶过程，促进了复合材

图 4 PBS/F 复合材料的 TG 曲线 料的结晶 [19] 。
Fig. 4 TG curves of PBS/F composite materials 2.4 复合材料 PBS/F 的力学性能分析
表 3 为纯 PBS 与不同比例花生壳纤维复合材料
表 1 PBS/F 复合材料的热稳定性
Table 1 Thermal stability of PBS/F composite materials 的力学性能数据。

θ/℃
复合材料 残炭量/% 表 3 PBS/F 复合材料的力学性能
质量损失 5% 质量损失 50% Table 3 Mechanical properties of PBS/F composite
PBS 328.01 393.05 0.12 materials
PBS/1% F 336.81 402.76 1.47 复合材料 拉伸强度/MPa σ 1 断裂伸长率/% σ 2
PBS/5% F 339.41 404.02 3.91 PBS 27.48 0.3573 21.67 0.4217
PBS/9% F 337.77 402.27 5.53 PBS/1% F 28.37 0.5612 22.88 0.3538
PBS/5% F 29.62 0.3254 23.12 0.3461
图 5 为纯 PBS 与不同比例花生壳纤维复合材料 PBS/9% F 27.74 0.4853 21.83 0.3502
的 DSC 曲线，表 2 则为与 DSC 对应的数据分析， 方差 0.91 — 0.53 —
其中，T m1 和 T m2 为材料的熔融温度，T c 为结晶温度， 注：σ 1 与 σ 2 分别为拉伸强度与断裂伸长率的标准偏差。
ΔT 为过冷度，且 ΔT=T m1 –T c 。
从表 3 中可以看出，随着花生壳纤维添加量的
增大，复合材料的拉伸强度与断裂伸长率均呈现先
增大后减小的趋势。在实验设定的比例下，与 PBS
相比，当花生壳纤维的添加量为 5%时，复合材料的
拉伸强度增加了 2.14 MPa，印证了花生壳纤维的添
加为复合材料提供了大量晶核，结晶细化，使得分
子间作用力增强，且在此条件下，标准偏差 σ 最小，
说明晶粒尺寸均一性最好。而随着花生壳纤维添加
量的继续增加，复合材料产生的应力集中超过了异
相成核及分子间作用力对拉伸强度的影响，从而使
得复合材料的拉伸强度减小。
图 5 PBS/F 复合材料的 DSC 曲线
Fig. 5 DSC curves of PBS/F composite materials 并且，当花生壳纤维添加量为 5%时，复合材料