氢氧化钠改性稻壳纤维增强聚乳酸复合材料的热稳定性：稻壳和粘土添加量的影响

本研究探讨了粘土/改性稻壳纤维增强聚乳酸复合材料的合成、热行为和燃烧性能。原稻壳、氢氧化钠改性稻壳、粘土和聚乳酸（PLA）作为原材料。SEM分析显示，在1 wt%的粘土和10 wt%的稻壳添加量下，填料/纤维与PLA基体之间的结合得到了增强。复合材料的抗拉强度和杨氏模量分别从21.17到29.19 MPa和1.70–2.13 GPa（原稻壳）以及从21.15到32.44 MPa和1.64–1.97 GPa（改性稻壳）变化。复合材料的点火温度和燃烧温度分别在317.56到364.48°C和380.28–415.07°C之间。易燃性指数、燃烧特性指数以及平均反应性分别变化范围为1.45 × 10 −5到2.00 × 10 −5 %/min°C 2、0.55 × 10 −8到0.86 × 10 −8 % 2/min 2 °C 3 和4.06 × 10 −3到6.97 × 10 −3 %/min/°C。向PLA基体中添加稻壳导致复合材料熔化温度的提高。热重分析显示，粘土和稻壳的加入导致重量损失延迟10–20%，并将炭渣残留物增加到6.38−16.96%，因此比纯PLA具有更高的热稳定性。稻壳的添加抑制了纯PLA的热解过程。PLA复合材料的激活能范围在112.95到125.87 kJ/mol之间，显著高于纯PLA（104.80 kJ/mol）。这些发现表明，PLA复合材料的热稳定性、动力学参数和燃烧特性优于某些常规聚合物产品。 • 提供了PLA复合材料的动力学、热解和热力学分析。 • 通过热重分析分析了热解特性。 • PLA复合材料的热解遵循单步降解过程。 • 热重分析提供了峰值温度、炭渣残留物和平均反应性的信息。