文章以nano-ZnO為抑菌劑，采用熔融共混法制備了nano-ZnO/PLA復合材料，測試了復合材料的力學性能，對比研究了偶聯(lián)劑表面改性前后nano-ZnO對聚乳酸材料抑制大腸桿菌作用的影響；并討論了nano-ZnO對聚乳酸的熱降解動力學行為的影響。
1，復合材料的拉伸強度隨著納米氧化鋅填量的增加，呈先上升后下降的趨勢，在UN-ZnO添加量為3 %，之后逐漸降低。但是相同添加量的經KH550處理的復合材料的拉伸強度（b）比UN-ZnO/PLA復合材料的高，nano-ZnO具有比表面積大，模量高的特點，添量加大會增加其與PLA基體的界面接觸面積和作用力，拉伸強度提高，當MN-ZnO為5%時，復合材料的拉伸強度為56.98MPa，比純PLA提高了2.5%.因為偶聯(lián)劑可以改善nano-ZnO在PLA基體中的分散性及其界面的粘結性，減少了界面間的空隙，從而提高了復合材料的拉伸性能，但是MN-ZnO填量超過3%時拉伸強度仍呈下降趨勢。
?。╞）中nano-ZnO/PLA復合材料的沖擊強度隨納米氧化鋅填量的增加呈整體下降的趨勢。KH550處理后的復合材料沖擊強度有一定的增加。當UN-ZnO添加量為0.5 %時，復合材料沖擊強度為2.03k/m2，比純PLA（2.15k/m2）減少了5.85%，而MN-ZnO填量為1%時，復合材料的沖擊強度達到最大值2.17k/m2，復合材料的韌性略有提高，其原因是偶聯(lián)劑在PLA基體與填料間形成化學鍵橋，提高填料和基體之間的界面粘結性，有利于應力的傳遞。
nano~ZnO質量分數(shù)對復合材料力學性能的影響中可以看出，未經偶聯(lián)劑表面處理的nano~ZnO粒子在PLA基體中分散不均勻，團聚現(xiàn)象明顯如（b）所示；填料與基體之間界面相容性差，斷裂發(fā)生在nanoZnO密集的部位如圖聚減少如（c）所示，nanoZnO粒子以較小團粒均勻地分散于PLA基體中如（d）所示，說明nano~ZnO用硅烷偶聯(lián)劑KH550表面處理后，減弱了粒子的團聚現(xiàn)象，顯著改善了nano-ZnO/PLA復合材料的界面相容性，界面粘結性提高，從而提高4（a）所示；而MN~ZnO填充的PLA復合材料中nano~ZnO顆粒團復合材料的力學性能。
nano~ZnO/PLA復合材料的SEM照片2.5抑菌性能是復合材料的抑菌。
表1列出復合材料的抑菌率，隨著UN-ZnO用量的增加，復合材料的抑菌性呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢，當UNZnO質量分數(shù)為3%時，復合材料的抑菌率達到最大值81.3%，用偶聯(lián)劑KH-550處理納米氧化鋅后復合材料的抑菌率與相同添加量未改性復合材料相比，抑菌性均顯著增強，在MN-ZnO質量分數(shù)為3%時，復合材料的抑菌率達到98.67 %，表現(xiàn)出較強的抑菌作用。
nano-ZnO粒子具有較高的表面能，粒子間自聚作用強，當填量較大時，無機粒子在材料中容易發(fā)生團聚，難以在PLA基體中實現(xiàn)納米級分散，內部產生的活性氧自由基變少，抑菌效果減弱。偶聯(lián)劑對nanoZnO進行表面處理后，在一定程度上改善了其在PLA基體中的分散性，使復合材料的抑菌率顯著提高，但是當MN-ZnO質量分數(shù)超過3%時復合材料抑菌性仍呈下降趨勢，由于nano-ZnO粒子大量聚集，從而影響抑菌效果。
數(shù)，S為熱重分析的升溫速率，K/min；T為對應復合材料某一a時的溫度，K.從表2中可知，材料的質量損失分數(shù)a在5% ~90%范圍內時，復合材料的熱解活化能Ea均小于純PLA，說明nano~ZnO對PLA基體的熱降解反應有催化作用。MN-ZnO/PLA復合材料的熱降解活化能均大于未改性復合材料。原因是偶聯(lián)劑分子接枝到nano~ZnO表面會掩蔽nano~ZnO表面的催化活性點，抑制nanoZnO催化PLA熱降解反應。
表2 OFW法計算的nano~ZnO/PLA復合材料熱降解活化能3結論nanoZnO對聚乳酸材料具有抑菌作用，經硅烷偶聯(lián)劑KH~550表面處理能夠減弱nano-ZnO粒子的團聚，增強其在PLA基體中的分散性，提高復合材料的抑菌性能；硅烷偶聯(lián)劑KH-550表面改性nano~ZnO改善了復合材料界面粘結性和界面相容性，nano~ZnO/PLA復合材料的力學性能得到了提高；nano-ZnO能夠促進PLA的熱氧降解，使復合材料的熱降解活化能降低。KH-550表面改性使nano-ZnO的催化熱氧降解作用得到延緩。
上一頁1下一頁
