植物纤维增强PBATPLA复合材料的制备及性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

背景：随着电商和外卖的快速发展，市场对塑料的需求量飞速上升，我国不可降解的塑料污染越来越严重，塑料污染给自然生态环境带来巨大压力,特别是各国对环境的日益关注和重视,可降解材料的研究及应用愈来愈受到重视。利用天然植物纤维资源与聚合物制备复合材料成为国内外科学家竞相开展的研究课题。用植物纤维作增强体制得的复合材料具有可降解、可回收、可再生的特点，属于绿色复合材料的范畴。

意义：随着植物纤维增强复合材料的新品种及新工艺不断出现及其应用广泛化,植物纤维增强复合材料日益受到人们的重视。充分利用计算机辅助创新设计,适当设计和选择植物纤维材料有可能在节约重量和成本的基础上为最终产品带来最佳性价比。未来社会各领域特别在农业工程领域对植物纤维增强复合材料性能的要求不断变化,植物纤维种类不断增加,复合材料具有可回收和可降解等优良性能,更有利的保护环境,因此植物纤维增强复合材料将具有巨大市场潜力和较好发展前景。

2. 课题关键问题和重难点

对于此课题，最关键的问题是植物纤维增强pbat/pla复合材料的制备，它的制备的好坏，决定了材料的最终性能。

在pbat/pla复合材料的制备中，主要存在以下几个方面的难点：

1、pbat/pla复合材料时采用方法的确认，如模压法等（在选用模压法后，模压成型的参数：模压温度，模压压力，模压时间也是一大难题），如何选择最有效的制备方式，是首先面临的难点；

3. 国内外研究现状（文献综述）

植物纤维是广泛分布在种子植物中的一种厚壁组织。它的细胞细长，两端尖锐，具有较厚的次生壁，壁上常有单纹孔，成熟时一般没有活的原生质体。植物纤维是纤维素与各种营养物质结合生成的丝状或者絮状物，对于植物具有支撑、连接、包裹、充填等作用，广泛存在于植物秆茎、根系、果实、果壳中。

植物纤维增强复合材料有很多的优势：植物纤维是一种绿色材料，可回收再利用，对环境影响小，生产成本低。植物纤维是一种天然的、可循环再生的资源。植物纤维比重低，可制成轻型结构材料。玻璃纤维的密度为2.6g/cm³ ，而木纤维及植物纤维的密度为1.5~1.6g/cm³。使用植物纤维复合材料对实现车辆轻量化有实际意义。玻璃纤维的价格平均为1.98美元/kg，而木纤维为0.264美元/kg，其他植物纤维为0.44~0.66美元/kg。在汽车交通应用中，与玻璃纤维增强塑料比，植物纤维复合材料模压件不会产生锐利碎片，因而更加安全；同时也不像玻璃纤维会引起皮肤及呼吸道过敏反应。麻类等植物纤维在汽车模压内饰件中应用增长的原因在于它可提供更加环保以及耐冲击韧性更强的结构件。

聚己二酸－对苯二甲酸丁二酯 （ ＰＢＡＴ） 作为一 种新型可生物降解材料， 是已二酸丁二醇酯 （ ＰＡ） 和对苯二甲酸丁二醇酯（ ＰＢＴ） 的共聚物， 兼具 ＰＢＡ 和 ＰＢＴ 的特性， 既有良好的延展性、 断裂伸长 率、 耐热性和抗冲击功能， 又具有优良的生物降解 性， 是目前生物降解塑料研究中非常活跃和市场应用最好降解材料之一。 ＰＢＡＴ 主要市场是塑料包装薄 膜、 农用薄膜、 一次性塑料袋和一次性塑料餐具［１－３］ 等。 木质素是一种广泛存在于植物体中的无定形的、分子结构中含有氧代苯丙醇或其衍生物结构单元的芳 香性高聚物， 可作为可降解热塑性材料的添加助剂， 本工作使用双螺杆将聚己二酸－对苯二甲酸丁二酯 （ＰＢＡＴ）、聚乳酸 （ ＰＬＡ）、 木质素熔融共混制备 ＰＢＡＴ ／ ＰＬＡ ／ 木质素复合材料， 并将其制备成流延膜， 研究通过对同等份数碳酸钙的替代， 研究不同种类的偶联剂对膜力学性能、 热学性能的影响。

通过阅读参考文献，对于本课题有了几点新的认识：

4. 研究方案

（1）植物纤维的选用：

植物纤维由独特的有机化学组分组成，主要包括纤维素、木质素、半纤维素、果胶、蜡质等高分子成分。

本课题在植物纤维的选用中选用：黄麻纤维、苎麻纤维和亚麻纤维这三种植物纤维。

5. 工作计划

2023年1月2日～2023年1月15日：查阅资料，确定论文题目；查阅文献，完成外文文献的翻译，完成开题报告并上传毕设网。

2023年1月16日～2023年2月5日：指导老师审核译文和开题报告，根据指导老师意见完成修改。

2023年2月6日～2023年3月19日：按照开题报告的方案，完成所有方案中复合材料的制备。