PLA/玄武岩纤维-浮石杂化增强与Joncryl协同改性：力学性能与磨损机制创新研究

来自材料工程领域的研究人员通过系统研究PLA基复合材料，创新性地将玄武岩纤维(BF)和硅烷化浮石杂化增强与Joncryl基体改性相结合，显著提升材料力学性能（拉伸强度达98 MPa）、耐磨性（COF稳定至100 m）及热稳定性（Tg升至58.7℃），为开发高性能环保复合材料提供新策略。

　　

本研究深入探讨了以聚乳酸(PLA)为基体的复合材料，通过玄武岩纤维(basalt fiber, BF)和浮石(pumice)的杂化增强，并结合Joncryl进行基体改性，系统分析了其力学、热学及摩擦学行为。创新性地将两种常被单独研究的技术——杂化增强与基体改性——相结合，揭示了其协同增效作用。浮石颗粒经硅烷化处理成功增强了填料与基体的界面结合，傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析中出现的特征–NH₂、Si–O及Si–C键峰证实了表面功能化的有效性。含3 wt%浮石与10 wt% BF的复合材料展现出最高拉伸强度（87.1 MPa），添加2 wt% Joncryl后进一步提升至98 MPa，显示出显著的协同增强效应。在粘着磨损测试中，含3 wt%浮石与10 wt% BF的杂化复合材料在100 m滑动距离内未出现摩擦系数(COF)突增，表明耐磨性大幅改善；加入2 wt% Joncryl后COF值进一步降低，印证了界面结合的强化及滑动过程中对基体的保护作用。差示扫描量热法(DSC)结果显示，向BF+3 wt%浮石杂化体系添加2 wt% Joncryl使玻璃化转变温度(T_g)从51.3℃升高至58.7℃，同时相对结晶度从101.4%降至79.6%，表明增强的界面相互作用限制了PLA分子链运动并阻碍了晶体有序化。这些发现为利用本土材料开发环境友好型PLA复合材料提供了新途径，在先进应用中具有广阔潜力。