纤维素纳米纤维调控聚乳酸/生物尼龙11复合材料结构与性能的作用机制

本研究通过功能化母粒（PLA-g-CNFs/PA11-g-CNFs）精准调控纤维素纳米纤维（CNFs）在PLA/PA11不相容体系中的相定位与分散状态，证实低添加量（0.5–1.0 wt%）可显著提升复合材料的弯曲强度与热稳定性，为高性能生物基材料设计提供新策略。

　　

纤维素纳米纤维（CNFs）凭借其与聚酰胺11（PA11）相更优的界面相互作用，在聚乳酸（PLA）/PA11不相容共混体系中特异性定位于PA11相（无论其作为连续相或分散相）。通过功能化母粒（PLA-g-CNFs与PA11-g-CNFs）熔融加工制备的CNFs增强复合材料中，低添加量（0.5–1.0 wt%）通过改善应力传递和限制聚合物链运动，显著提升材料弯曲强度与热稳定性；而高添加量（达3.0 wt%）会导致纳米纤维团聚形成应力集中点，降低拉伸强度与延展性。功能化母粒技术实现了CNFs分散与界面设计的精准调控，通过协同优化填料含量与相定位获得最佳性能。微观结构观察证实低负载量时CNFs分布均匀，高浓度时异质性增加。结晶行为分析显示含CNFs体系成核动力学加速。该研究证明通过定制化母粒引入低含量CNFs可有效提升不相容PLA/PA11生物复合材料的刚度、强度与热稳定性，为开发高性能可持续材料提供新途径。