碳粉/聚乳酸复合材料的制备和研究开题报告

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1. 研究目的与意义

随着社会与科学的发展，人们已越来越关注环境和资源问题，实现低碳经济甚至碳循环利用也成为近些年的研究热点。

在众多可生物降解聚合物中，聚乳酸（pla）的生物降解性能好、机械强度适中，加工性能好，应用广泛，最重要的是它的循环性源于自然，归于自然，真正的实现了碳循环,然而很多物理性能方面的问题大大的影响了pla的实际应用。

本课题的目的就是开发出一种木炭与聚乳酸以及其他共混的复合材料，使得该材料具有高强度、高冲击韧性和优异的生物降解特性，对聚乳酸的增强改性具有重要的意义。

2. 国内外研究现状分析

目前聚乳酸的增强方法主要有纤维材料共混增强和纳米材料填充增强两种方式。

可以用来增强聚乳酸的纤维材料主要有天然纤维、玻璃纤维和碳纤维三种。

天然纤维主要有纤维素和木质素，将天然纤维与聚乳酸共混后，聚乳酸的强度提高，同时，还能保持聚乳酸原有的生物可降解性。

3. 研究的基本内容与计划

（1）利用聚电解质阴阳离子相互吸引的特性，选取具有阳离子的聚丙烯酰胺和阴离子的聚丙烯酸聚电解质对纳米纤维素水溶液进行表面改性。

并对聚电解质改性后的不同层的纳米纤维素进行动态接触角和fe-sem测试，分析疏水性改性的效果。

（2）将聚电解质改性后的纳米纤维素冷冻干燥，然后与不同含量的pla以及不定量的碳粉通过hakke minilab挤出成型，制备出碳粉/pla挤出成型复合材料。

4. 研究创新点

聚乳酸作为最具发展前景的一种新材料，具有诸多优点。

但其耐热性差、脆性大、强度较差等缺陷严重限制了其应用范围。

本课题以碳粉改性聚乳酸，有效提高其力学性能，改善其冲击韧性，针对性地改善聚乳酸的缺点，有效扩大其应用范围，因此具有一定的理论研究意义和较好的市场前景。