紙漿纖維?聚碳酸酯復(fù)合材料

王曠，鄧巧云，卜香婷，韓雨潼，李大綱

紙漿纖維?聚碳酸酯復(fù)合材料

王曠，鄧巧云，卜香婷，韓雨潼，李大綱

（南京林業(yè)大學(xué) 材料科學(xué)與工程 南京 210037）

采用可再生的紙漿纖維和功能塑料聚碳酸酯（PC）制備功能木塑復(fù)合材料，探究硼酸處理對(duì)復(fù)合材料相關(guān)性能的影響，進(jìn)一步拓展材料在工程領(lǐng)域的應(yīng)用。配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的硼酸溶液，將部分紙漿纖維放入硼酸溶液中浸漬2 h，將紙漿纖維與PC混合后，用雙螺旋擠出機(jī)進(jìn)行熔融加工，再用微型注塑機(jī)注塑成型,制備出復(fù)合材料。經(jīng)硼酸處理后的復(fù)合材料，在添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的紙漿纖維時(shí)，復(fù)合材料的彈性模量達(dá)到4.31 GPa，比添加同樣纖維含量的未經(jīng)過(guò)硼酸處理的復(fù)合材料高16%：同時(shí)，與純PC的彈性模量相比提高了90%。采用硼酸處理可以提高紙漿纖維的熱穩(wěn)定性，可進(jìn)一步提高復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度。PC是一種生活中常見的功能塑料，其本身具有優(yōu)良的力學(xué)性能，硼酸的處理和紙漿纖維的加入使其力學(xué)性能進(jìn)一步提升，有望作為結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用于集裝箱、托盤等方面，在包裝領(lǐng)域有較好的應(yīng)用前景。

功能塑料；聚碳酸酯；硼酸處理；力學(xué)性能

生物質(zhì)纖維作為增強(qiáng)材料，用來(lái)增強(qiáng)熱塑性塑料已成為材料領(lǐng)域新的研究熱點(diǎn)。生物質(zhì)纖維具有密度低、強(qiáng)度較高、價(jià)格低廉、來(lái)源豐富、可降解性好、環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)[1-2]，因此生物質(zhì)纖維熱塑性復(fù)合材料已廣泛用于柔性電子器件、包裝、汽車、戶外建筑裝飾材料等領(lǐng)域[3-6]。纖維的形態(tài)、纖維的表面改性及材料的復(fù)合過(guò)程對(duì)聚合物的形成和最終材料的性能[7-8]都有顯著的影響，因此生物質(zhì)纖維還存在一些需要改進(jìn)的缺點(diǎn)，如纖維的耐熱性[9]。

日常生活中常見的幾種塑料如聚乙烯、聚丙烯及可完全降解的聚乳酸等，相較于這些通用塑料，聚碳酸酯（PC）作為一種工程塑料，具有優(yōu)異的力學(xué)性能[10]、化學(xué)耐久性和耐熱性，因此PC被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療器械、機(jī)械部件、電子產(chǎn)品、建筑產(chǎn)品和汽車產(chǎn)品[11]等方面。

在木塑復(fù)合材料的研究領(lǐng)域中，關(guān)于紙漿纖維、PP、PE等通用塑料復(fù)合方面的研究[12-15]較多。紙漿纖維具有比強(qiáng)度高、價(jià)格低廉、環(huán)保可再生等優(yōu)點(diǎn)[16]，因此紙漿纖維與PC木塑的復(fù)合材料具有很大的潛在應(yīng)用價(jià)值[17]。然而，利用紙漿纖維填充PC制備復(fù)合材料，特別是熔融共混擠壓工藝方面的相關(guān)報(bào)道較少。因?yàn)榧垵{纖維的熱降解溫度低于PC的加工溫度，導(dǎo)致復(fù)合材料加工困難[18]，因此提出通過(guò)提高紙漿紙纖維的熱穩(wěn)定性的方法來(lái)解決這一問(wèn)題。

目前，硼酸廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、核工業(yè)、木材防腐及阻燃[19]等領(lǐng)域。此外，硼酸還作為中子吸收器被用于核工業(yè)領(lǐng)域。硼酸可以與核糖、蛋白質(zhì)、多糖和維生素等物質(zhì)復(fù)合，對(duì)人類的健康[20]有著重大意義。在一些化學(xué)應(yīng)用中，硼酸被添加到酚醛樹脂中，以提高其熱穩(wěn)定性[21-22]。文中通過(guò)紙漿纖維制備PC基樹脂復(fù)合材料，探究硼酸處理對(duì)紙漿熱穩(wěn)定性的影響，并通過(guò)紙漿纖維制備PC樹脂復(fù)合材料。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料

主要材料：針葉木紙漿纖維，含水率低于10%，楊潤(rùn)聚合物貿(mào)易有限公司；聚碳酸酯顆粒，Makrolon 6485，德國(guó)拜耳公司；分析純級(jí)硼酸顆粒，Sigma?aldrich，加拿大默克公司。

1.2 儀器

主要儀器：微型螺桿擠出機(jī)，HAAKE，德國(guó)希而科公司；微型注射成型機(jī)，上海新碩精密機(jī)械有限公司；萬(wàn)能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)，深圳市新三思材料檢測(cè)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 紙漿纖維改性

將紙漿纖維浸入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的硼酸溶液中，水浴加熱2 h。將過(guò)濾后的紙漿纖維經(jīng)90 ℃烘干機(jī)烘干24 h，使其最終的含水率（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）小于2%。紙漿纖維與硼酸發(fā)生了酯化和絡(luò)合反應(yīng)，接入了鍵能更高的B—O鍵，見圖1。

圖1 硼酸處理機(jī)理

1.3.2 紙漿纖維/PC復(fù)合材料的制備

稱取 PC顆粒在80 ℃下干燥10 h，用螺旋槳攪拌機(jī)將漿纖維和PC顆粒攪拌5 min，轉(zhuǎn)速為5 000 r/min。然后，將PC顆粒通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠壓造粒，擠出機(jī)溫度為220 ℃，轉(zhuǎn)速為30 r/min。最后，將標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試樣品按注射成型的方法進(jìn)行注塑，注射溫度為240 ℃，模具溫度為80 ℃，注射壓力為6～8 kPa，樣品規(guī)格為長(zhǎng)度80 mm、寬度10 mm、厚度4 mm，樣品被用來(lái)進(jìn)行彎曲測(cè)試。

1.4 測(cè)試與表征

1.4.1 紅外光譜

采用Nicolet IS10光譜儀在600～4 000 cm?1內(nèi)以3 cm?1的分辨率掃描纖維樣品，每個(gè)樣本掃描5次。

1.4.2 力學(xué)性能的測(cè)定

采用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，根據(jù)ASTM D?790，對(duì)紙漿纖維/PC復(fù)合材料的三點(diǎn)彎曲性能進(jìn)行測(cè)試。曲線試樣的支撐跨度與試樣厚度之比為16∶1，試驗(yàn)速度為2 mm/min，試樣的長(zhǎng)度為80 mm，寬度為10 mm，厚度為4 mm。每組試樣重復(fù)試驗(yàn)5次，計(jì)算平均值。

1.4.3 熱膨脹系數(shù)的測(cè)定

采用熱機(jī)械分析儀測(cè)量復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)。試件的長(zhǎng)度為22 mm，寬度為4 mm，厚度為1 mm，跨度為18 mm。樣品的測(cè)試溫度為?20～ 80 ℃，升溫速率為5 ℃/min。

1.4.4 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的測(cè)定

采用動(dòng)態(tài)力學(xué)分析儀測(cè)量復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)黏彈性。采用單懸臂模式，在1、2、5 Hz等3種不同頻率下進(jìn)行，升溫速率為2 ℃/min。將試樣切割成尺寸為16 mm×4 mm×1 mm的試樣，測(cè)量溫度為?120～120 ℃，動(dòng)態(tài)負(fù)荷為2 N，保護(hù)氣體為氮?dú)狻?/p>

1.4.5 熱重分析

采用SDT Q600熱重分析儀對(duì)紙漿纖維/PC木塑復(fù)合材料在氮?dú)猸h(huán)境下的熱穩(wěn)定性進(jìn)行研究，樣品質(zhì)量為10～15 mg，氮?dú)饬髁繛?0 mL/min。將樣品從室溫加熱至600 ℃，升溫速率為5 ℃/min。

2 結(jié)果與分析

2.1 硼酸處理前后纖維的紅外光譜

觀察經(jīng)硼酸處理后的紙漿纖維和未處理紙漿纖維的典型FTIR光譜，見圖2。在3 339、2 906、1 030 cm?1處為纖維素的典型吸收峰。在3 339 cm?1處的寬峰與纖維素分子鏈自由羥基及羥基形成的氫鍵有關(guān)，在2 906和1 030 cm?1處的典型譜帶分別對(duì)應(yīng)亞甲基和醚鍵的伸縮振動(dòng)。這些峰在改性和未改性紙漿纖維的FTIR紅外光譜中都存在。除此之外，2種纖維在1 653 cm?1處的吸收峰為C=O的伸縮振動(dòng)。經(jīng)過(guò)硼酸處理后紙漿纖維中出現(xiàn)了一些新的吸收峰，例如2 250、1 377、810 cm?1等，在2 250、1 377 cm?1處的吸收峰可歸因于B—O—B和B—O—C鍵的伸縮振動(dòng)。在810 cm?1處為B—O鍵的彎曲振動(dòng)。這意味著在使用硼酸處理紙漿的過(guò)程中，紙漿纖維與硼酸成功地進(jìn)行了酯化和絡(luò)合反應(yīng)，從而提高了纖維的交聯(lián)程度。B—O的鍵能（561 kJ/mol）大于C—O的鍵能（384 kJ/mol）。由于接入了鍵能高的官能團(tuán)，因此對(duì)紙漿纖維熱穩(wěn)定性的提高起到了一定的作用。

圖2 硼酸處理后的紙漿纖維和未處理的紙漿纖維的紅外光譜

Fig.2 FT-IR spectra of borated pulp fiber and untreated pulp fiber

2.2 硼酸處理對(duì)紙漿/PC復(fù)合材料力學(xué)性能的影響

從圖3可以看出，在PC塑料基體中添加紙漿纖維，無(wú)論是否使用硼酸處理紙漿纖維，復(fù)合材料的力學(xué)性能都會(huì)發(fā)生明顯的變化。

隨著纖維含量的不斷增加，復(fù)合材料的剛性不斷提高，在力學(xué)抗彎試驗(yàn)中斷裂。在添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的紙漿纖維后，未經(jīng)硼酸處理的紙漿纖維/PC材料的彈性模量由純PC的2.27 GPa提升到3.62 GPa，提高了約59%（圖3b）。相比之下，經(jīng)過(guò)硼酸處理的紙漿纖維/PC復(fù)合材料的彈性模量由純PC的2.27 GPa提升到4.31 GPa，提高了約90%（圖3d）。復(fù)合材料彈性模量的提高是因?yàn)榧垵{纖維的力學(xué)強(qiáng)度大于純PC。在紅外測(cè)試中可知，硼酸可以提高紙漿的熱穩(wěn)定性，在復(fù)合材料熔融加工過(guò)程中，經(jīng)過(guò)硼酸處理后纖維的破壞程度減小，因此經(jīng)過(guò)處理的纖維對(duì)復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度的提升大于未經(jīng)過(guò)處理的纖維。

復(fù)合材料的彈性強(qiáng)度隨著纖維的含量的增加呈先增加后減少的趨勢(shì)，經(jīng)過(guò)硼酸處理的復(fù)合材料，在纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%時(shí)復(fù)合材料的彈性強(qiáng)度相對(duì)最大，由純PC的98.1 GPa提升到了104.5 GPa，增加了約6.5%（圖3c）。在木塑復(fù)合材料中，隨著纖維素含量的提高，纖維之間的團(tuán)聚現(xiàn)象越來(lái)越明顯，纖維的橋接作用被減弱，導(dǎo)致材料力學(xué)強(qiáng)度降低。通過(guò)比較經(jīng)硼酸處理和未處理的紙漿纖維/PC復(fù)合材料在添加相同含量紙漿纖維的情況下，經(jīng)硼酸處理后復(fù)合材料的彈性強(qiáng)度大于未處理復(fù)合材料的彈性強(qiáng)度。隨著纖維含量的增加，2種復(fù)合材料的彈性強(qiáng)度的差距越來(lái)越明顯，可見采用硼酸處理能更好地提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。

2.3 硼酸處理對(duì)紙漿/PC復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)的影響

塑料的熱膨脹系數(shù)遠(yuǎn)大于金屬的熱膨脹系數(shù)，這在一定程度上限制了塑料的應(yīng)用。特別是在工程材料領(lǐng)域，復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)是一個(gè)重要指標(biāo)。圖4是經(jīng)硼酸處理和未處理的復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)，溫度為?30～80 ℃，符合功能塑料在日常生活中應(yīng)用的溫度范圍。無(wú)論采用何種方式，復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)均隨著紙漿纖維的增加而逐漸降低，純PC的熱膨脹系數(shù)為71.4×10-6K-1，低于通用塑料（例如HDPE、PP）的熱膨脹系數(shù)，這符合PC作為一種功能塑料的特性（圖4b）。造成這種現(xiàn)象的原因有2點(diǎn)：纖維素的熱膨脹系數(shù)低于純PC的，纖維素作為自然中最常見的高分子聚合物之一，其熱膨脹系數(shù)為10×10-6～20×10-6K-1，這個(gè)熱膨脹系數(shù)低于一些金屬的熱膨脹系數(shù)。根據(jù)材料的共混原理，纖維素的加入可以降低復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)。在復(fù)合材料中，添加的纖維素與純PC糾纏在一起，由于纖維的橋接作用，當(dāng)塑料分子受熱時(shí)，與之糾纏在一起的纖維能很好地抑制塑料分子的變形，從而降低了復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)。

圖3 紙漿纖維/PC復(fù)合材料的力學(xué)數(shù)據(jù)

經(jīng)過(guò)硼酸處理的紙漿纖維/PC復(fù)合材料，當(dāng)纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%時(shí)，復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)為32.1×10-6K-1，比純PC的熱膨脹系數(shù)降低了約55%（圖4b）。再比較未經(jīng)過(guò)硼酸處理的復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)，在添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的纖維時(shí)，2種復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)沒(méi)有明顯差異。當(dāng)添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%和30%的纖維時(shí)，經(jīng)過(guò)硼酸處理的復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)分別為40.3×10-6K-1和32.1×10-6K-1，小于未經(jīng)過(guò)硼酸處理的復(fù)合材料的50.2×10-6K-1和39.9×10-6K-1（圖4a）。當(dāng)纖維含量增加時(shí)，復(fù)合材料在熔融流動(dòng)加工過(guò)程中，流動(dòng)性會(huì)降低，纖維置于高溫環(huán)境條件下的時(shí)間越長(zhǎng)，纖維形態(tài)遭到破壞的程度也越大。未經(jīng)硼酸處理的纖維遭受的破壞程度大于經(jīng)過(guò)硼酸處理的纖維，從而影響了纖維素與PC之間的橋接作用。當(dāng)復(fù)合材料受熱，處理后的纖維抑制PC分子變形的能力強(qiáng)于未經(jīng)過(guò)處理的纖維，從而使復(fù)合材料具有較低的熱膨脹系數(shù)。總之，纖維的加入和硼酸處理，不僅提高了復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度，同時(shí)也降低了這種材料的熱膨脹系數(shù)，意味著材料在工程材料領(lǐng)域的應(yīng)用范圍大大提高。

圖4 紙漿纖維/PC復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)

2.4 硼酸處理對(duì)紙漿/PC復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析值的影響

動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析（DMA）可以綜合表征材料的力學(xué)性能和熱性能，參數(shù)包括儲(chǔ)能模量'、損耗模量"和阻尼系數(shù)等。高分子復(fù)合材料有2個(gè)重要的溫度節(jié)點(diǎn)：玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（g）和熔點(diǎn)，它們決定了材料在日常生活中的應(yīng)用范圍，當(dāng)溫度達(dá)到g后，高分子材料從玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邚棏B(tài)。隨著溫度的升高，材料的分子鏈間也會(huì)隨之產(chǎn)生更多的運(yùn)動(dòng)。經(jīng)硼酸改性和未改性的不同纖維含量下紙漿纖維/PC復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量'如圖5所示，溫度為?120～120 ℃，隨著溫度的升高，純PC和復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量均不斷降低，表明材料的剛性也不斷降低。

圖5 紙漿纖維/PC復(fù)合材料的儲(chǔ)存模量

材料的儲(chǔ)能模量越大，表明材料的剛性越好。與純PC相比，無(wú)論是處理后還是未處理的復(fù)合材料，在相同的溫度下，紙漿纖維的加入均明顯提高了復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量。隨著纖維含量的增加，儲(chǔ)能模量提高的幅度越大。說(shuō)明紙漿纖維的加入提高了復(fù)合材料的剛度，纖維含量越高，剛度的提高幅度越大，這與宏觀力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果一致。纖維的加入使纖維分散在PC基體中，當(dāng)復(fù)合材料遭到破壞時(shí)，可以更有效地將應(yīng)力從基體物質(zhì)轉(zhuǎn)移到紙漿纖維，阻止材料的破壞。對(duì)比添加相同纖維含量情況下的硼酸改性和未改性的復(fù)合材料，例如在?120 ℃情況下，添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%或20%的纖維含量的復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量分別為4 170 MPa和5 050 MPa（圖5b），均大于同等條件下未處理的復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量（3 810 MPa和4 740 MPa，圖5a）。其他一些重要的溫度節(jié)點(diǎn)也能觀察到類似結(jié)論，說(shuō)明復(fù)合材料在添加相同的纖維含量時(shí)，經(jīng)硼酸改性后的復(fù)合材料的剛度大于未改性的復(fù)合材料的剛度，進(jìn)一步佐證了復(fù)合材料宏觀力學(xué)試驗(yàn)的結(jié)論。采用硼酸處理可以提高纖維的熱穩(wěn)定性，減小復(fù)合材料在熔融流動(dòng)過(guò)程中的破壞程度，從而提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。

2.5 硼酸處理對(duì)紙漿/PC復(fù)合材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的影響

經(jīng)硼酸處理和未處理的紙漿纖維、紙漿纖維/PC復(fù)合材料及純 PC的TGA曲線見圖6，溫度為25～800 ℃。紙漿纖維/PC復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性低于純PC的熱穩(wěn)定性，但高于紙漿纖維的熱穩(wěn)定性。纖維的降解溫度為320～400 ℃，而PC的初始溫度明顯大于400 ℃，PC中含有大量的苯環(huán)、酯基等官能團(tuán)。DTG曲線可以證明，當(dāng)溫度達(dá)到紙漿纖維和PC的降解溫度時(shí)，TGA曲線有一個(gè)很明顯的下降趨勢(shì)，直到800 ℃分解結(jié)束時(shí)。從DTG曲線可以看出，紙漿纖維/PC復(fù)合材料的熱降解可以分為紙漿纖維的熱降解和PC的熱降解等2個(gè)部分。隨著纖維素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由10%提升到30%時(shí)，復(fù)合材料的熱降解溫度隨著纖維素含量的增加逐漸降低。PC作為一種功能塑料，本身具有較低的導(dǎo)熱性，在一定程度上阻止了紙漿纖維的降解。另外，紙漿纖維熱降解產(chǎn)生的一些有機(jī)揮發(fā)物被包覆在塑料基體中無(wú)法逸出，PC在一定程度上對(duì)紙漿纖維起到了保護(hù)作用。紙漿纖維的炭殘留率為10.70%，經(jīng)過(guò)硼酸處理后，紙漿纖維的炭殘留率上升到14.60%（見圖6）。經(jīng)硼酸處理后，紙漿纖維的炭殘留率升高，表明硼酸促進(jìn)了紙漿纖維的成炭。例如，經(jīng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的硼酸處理后紙漿纖維的炭殘留率為18.71%，大于未經(jīng)硼酸處理的復(fù)合材料（17.37%）。添加20%和30%的紙漿纖維的復(fù)合材料，經(jīng)過(guò)硼酸處理的復(fù)合材料的炭殘留率大于未經(jīng)硼酸處理的復(fù)合材料的炭殘留率。紙漿纖維/PC復(fù)合材料的炭殘留率隨著紙漿纖維含量的增加而降低，純PC的炭殘留率相對(duì)最高，未經(jīng)硼酸處理的紙漿纖維炭殘留率相對(duì)最低。以上結(jié)果表明，硼酸的加入提高了紙漿纖維的熱穩(wěn)定性，從而提高了復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性。材料熱穩(wěn)定的提高，使材料應(yīng)用于一些更苛刻環(huán)境條件的概率增大。

圖6 紙漿纖維復(fù)合材料的TGA曲線

3 結(jié)語(yǔ)

文中提出將紙漿纖維與功能塑料PC進(jìn)行復(fù)合，通過(guò)擠出和注塑的方式制備復(fù)合材料，并研究了硼酸處理對(duì)復(fù)合材料性能的影響。對(duì)制備的紙漿纖維/PC復(fù)合材料的工藝進(jìn)行了初步探索，研究了硼酸處理和纖維含量對(duì)復(fù)合材料的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)熱力學(xué)性能和熱膨脹系數(shù)等的影響，所制備的復(fù)合材料具有優(yōu)良的性能。

工業(yè)上制備木塑復(fù)合材料大多使用木質(zhì)纖維增強(qiáng)PP、HDPE等通用塑料，文中用功能塑料PC制備復(fù)合材料的研究為纖維素與功能塑料的復(fù)合提供了新思路，為未來(lái)生物質(zhì)材料的高值化利用提供了可能。該研究不僅為包裝材料的環(huán)保利用做出了貢獻(xiàn)，同時(shí)在包裝結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

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Pulp Fiber-Polycarbonate Composite

WANG Kuang,DENG Qiao-yun,BU Xiang-ting,HAN Yu-tong,LI Da-gang

(School of Materials Science and Engineering, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, China)

The work aims to prepare functional wood-plastic composite by renewable pulp fiber and functional plastic polycarbonate (PC) and investigate the effects of boric acid treatment on the properties of the composite to further expand the application of composite in the field of engineering. 5% (mass fraction) boric acid solution was prepared, and part of the pulp fibers were immersed in boric acid solution for 2 h. After mixed with PC, the pulp fibers were fused by a double spiral extruder and then subject to injection molding by a miniature injection molding machine to prepare the composite. The elastic modulus of the composite treated with boric acid reached 4.31 GPa when 30% pulp fiber was added, which was 16% higher than that of the composite without boric acid treatment but with the same fiber content. At the same time, compared with pure PC, the elastic modulus increased by 90%. The thermal stability of pulp fiber is improved by boric acid treatment, and the mechanical strength of the composite is further enhanced. PC is a common functional plastic in life, which has excellent mechanical properties. The treatment by boric acid and the addition of pulp fiber further improve the mechanical properties of the composite, which is expected to be used as a structural material for containers, pallets, etc., and has a good prospect in the field of packaging application.

functional plastics; polycarbonate; boric acid treatment; mechanical properties

TB332

A

1001-3563(2022)17-0029-07

10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.17.004

2021?12?30

國(guó)家自然科學(xué)基金（031020151）

王曠（1996—），男，碩士，主要研究方向?yàn)樯镔|(zhì)復(fù)合材料。

李大綱（1959—），男，博士，教授，主要研究方向?yàn)樯镔|(zhì)復(fù)合材料。

責(zé)任編輯：彭颋