三种塑料与木纤维复合性能的研究

选用线性低密度聚乙烯(LLDPE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)为原料,以2种比率与木纤维复合,用热压法制备了3种木塑复合材料,分析了塑料种类对复合材料的物理力学性能的影响.结果表明,LLDPE与木纤维的复合性能最好,其复合材料的抗冲击性好,但弯曲强度和弹性模量最低;PS与木纤维的复合性最差,其复合材料抗冲击性很差,但弯曲强度和弯曲弹性模量高;木纤维与PP复合材料的综合性能最佳.由此提出用LLDPE与PS共混改性制造木/塑复合材料的设想.     

LLDPE/PS塑料合金及其与木纤维形成复合材料的研究

研究线性低密度聚乙烯(LLDPE)与聚苯乙烯(PS)共混制备的塑料合金的性能并用不同制备条件的塑料合金与木纤维复合形成塑料合金/木纤维复合材料,研究该种复合材料的外观质量及物理力学性能.结果表明:不同共混比例与共混温度对制备的塑料合金熔体流动性、力学强度有较显著影响.塑料合金/木纤维复合材料的性能与塑料合金共混比例及共混温度有较强的相关性.2种塑料在共混比为50/50,共混温度为200℃时,形成的塑料合金与木纤维具有相对最好的相容性和最好的材料外观质量与力学性能.DMA试验表明:塑料合金/木纤维复合材料的耐热性明显优于相应的塑料合金.     

马来酸酐接枝PP/PE共混物及其木塑复合材料

通过聚丙烯(PP)与聚乙烯(PE)机械混合来模拟废旧塑料混合物,利用马来酸酐(MAH)对PP/PE混合物进行接枝改性,然后以接枝共混物作为基体与木纤维复合制备木塑复合材料。通过对比接枝前后的红外光谱图,证明MAH已成功接枝在PP/PE共混物上。力学测试结果显示:基体经过接枝改性后,复合材料的弯曲强度和无缺口冲击强度均大幅度升高,当MAH用量为1%时,弯曲强度提高了50.4%,无缺口冲击强度提高了90.8%,而以废旧塑料为原料制备的复合材料的弯曲强度和无缺口冲击强度分别提高40.2%和53.4%。微观相形态分析表明:通过接枝改性不仅改善了PP/PE共混体系的相容性,同时也显著改善了木纤维与PP/PE共混物之间的界面结合状况,因而宏观上表现为力学性能提高。这表明,共混接枝改性方法可能是利用混合废旧塑料制备高性能木塑复合材料的一条可行途径。     

针状木纤维/HDPE复合材料的力学性能

采用一步法连续挤出技术将杨木针状纤维与高密度聚乙烯(HDPE)进行熔融复合制备木塑复合材料(NF-WPC).用正交试验法分析纤维尺寸、纤维添加量、偶联剂含量和润滑剂含量4个因子对NF-WPC力学性能影响的显著性;用扫描电子显微镜观察分析NF-WPC中木纤维与HDPE的界面结合状况;提出优化的工艺配方并与相同木材含量的木粉/HDPE复合材料进行对比研究.结果表明:针状木纤维的含量对NF_WPC冲击强度影响显著,对弯曲性能和拉伸性能的影响高度显著;偶联剂马来酸酐接枝聚乙烯(MAPE)的添加量对NF_WPC的拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度影响显著;在本文的试验范围内,木纤维尺寸和润滑剂石蜡的含量对NF-WPC力学性能的影响不显著.确定的优化工艺配方为:木纤维长度为3～4mm、长径比为8～11,木纤维含量60%,MAPE含量4%,石蜡含量0.3%;采用优化工艺制备的NF_WPC的弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度、拉伸模量和冲击强度分别为58.7 MPa、3.0 GPa、39.6 MPa、4.0 GPa和12.7 kJ·m-2.除冲击韧性略低外,用优化工艺配方制备的NF_WPC其他力学性能均高于用同比例木粉制备的木塑复合材料.     

薄木贴面木纤维/聚乙烯复合材料的制备工艺及性能

薄木贴面是提升木塑复合材料（WPC）实木感、改善其装饰性能的有效方法。为了解决木纤维/聚乙烯复合材料（WF/PE）表面胶接困难的问题，选择两种热塑性树脂膜为胶接材料，采用分段热压工艺进行贴面加工，以外观质量、表面胶合强度和浸渍剥离长度为性能评价指标，探究热压工艺及胶接材料种类的影响。发现采用马来酸酐接枝聚乙烯（MAPE）膜为胶接材料，在两段式工艺：热压时间160+60 s、热压温度150 ℃、热压压力1.5 MPa条件下，薄木贴面WF/PE的综合性能最优。SEM表征证明，MAPE膜可以有效促使薄木和PE基WPC基材之间的界面结合。     

竹纤维增强聚己内酯复合材料制备工艺

将竹纤维(BF)和聚己内酯(PCL)熔融共混模压制备竹纤维增强聚己内酯(BF/PCL)复合材料,采用硅烷偶联剂(KH560)做界面调控。结合力学、红外、扫描电镜及凝胶色谱等分析检测,确定最佳偶联剂用量和最佳模压温度。结果表明:偶联剂用量为1%(占纤维绝干重量)时,复合材料力学性能较佳,冲击、拉伸强度和断裂伸长率分别为13.72 kJ/m~2,12.71 MPa和6.28%;模压温度为90℃时,复合材料的冲击、拉伸强度及断裂伸长率分别达到15.02 kJ/m~2、14.21 MPa和7.21%,力学性能优良。     

木质素纤维改性对空心微珠/环氧树脂复合材料性能影响北大核心

以木质素纤维(LF)为改性剂,对空心微珠(HGB)/环氧树脂(EP)复合材料进行改性,制备木质素纤维(LF)/空心微珠(HGB)/环氧树脂(EP)三元复合材料。分析了不同LF含量下复合材料的应力-应变曲线,并根据材料破碎区域的SEM照片,分析了LF提升复合材料压缩性能的原因。结果表明:当加入3 wt%LF时,LF能较好地延缓材料裂纹的扩展,从而提升材料的压缩性能。改性后的材料压缩强度、压缩模量与回弹率分别达到65.97 MPa、1.31 GPa和81.3%,与改性前的材料相比提升了28.3%、37.4%和31.7%。     

酯化淀粉改性木薯渣纤维/PBS复合材料性能研究

以辛酰氯作酯化试剂,制备得到酯化淀粉(SE),并将SE作为界面改性剂应用于木薯渣纤维/聚丁二酸丁二醇酯(PBS)复合材料的合成。在n(—COCl)∶n(—OH)为2∶1的条件下,取代度(DS)2.13的SE与水的接触角达87.9°,相比未处理淀粉,酯化淀粉的疏水性显著提高。SE用量(以木薯渣纤维质量计)5.0%时,表面处理过的木薯渣纤维/PBS复合材料的拉伸强度12.57 MPa、弯曲强度67.53 MPa和冲击强度4.89 k J/m2,比未处理纤维制备的复合材料分别提高了52.7%、24.0%和30.4%。SEM分析表明,SE处理过的纤维与基体之间表现出更好的相容性。初步推测SE增强复合材料界面结合的机理为:两亲性的酯化淀粉,其疏水端与PBS基体表面活性相近,易产生良好的相容性;而其亲水端易与木薯渣纤维上的羟基通过氢键结合,从而增强了复合材料的界面结合。     

纤维热塑性聚合物热压复合工艺的研究

通过聚乙烯、聚丙烯分别与木纤维复合制板工艺的研究,探讨加入助剂、改变聚乙烯、聚丙烯用量对复合材料力学性能的影响。结果表明:对纤维进行改性处理,可以明显改善木塑复合材料的力学性能;塑料越细且含量为30%时,复合材料基本可达到中密度板国标要求的力学性能指标。     

竹/木纤维配比对竹/木/聚丙烯纤维复合材料性能的影响

在聚丙烯纤维比例为50%的条件下,采用不同竹/木纤维配比制备竹/木/聚丙烯纤维复合材料,考察竹纤维用量对复合材料物理力学性能和微观形貌的影响。结果显示:随着竹纤维用量增加和木纤维用量减少,复合材料的耐水性能增强,力学性能则呈先升后降的趋势,竹纤维用量为25%时力学性能达到最大;试验确定优化竹/木纤维配比为m(竹)∶m(木)=25∶25,复合材料的性能满足TL 52448-1998《天然纤维成型材料热塑性增强材料要求》的要求。     

剑麻纤维/聚丙烯木塑复合材料耐磨性能研究

采用熔融共混、模压成型方式制备剑麻纤维(SF)/聚丙烯(PP)木塑复合材料,探讨剑麻纤维对复合材料耐磨性能的影响;考察SF的表面处理方式、用量以及同玻璃纤维(GF)混杂增强与复合材料耐磨性能的关系;通过扫描电镜(SEM)对复合材料磨损的表面形态结构进行了研究。结果表明:SF的表面处理方式和用量对材料耐磨性能有一定影响;SF与GF混杂后材料的耐磨性能随SF用量的增加而增加;纯PP树脂的摩擦以磨粒磨损和粘着磨损为主,SF/PP复合材料磨损以磨粒磨损为主,SF/GF/PP复合材料的磨损是磨粒磨损和粘着磨损共同承担的结果。     

纳米纤维素增强木塑复合材料的性能研究

以杨木粉为原料制备出纳米纤维素(CNF),然后采用物理预处理法和聚氧化乙烯(PEO)分散剂法利用CNF增强木粉/高密度聚乙烯(HDPE)复合材料,通过挤出成型的方式制备CNF/HDPE/木粉复合材料。以直接干混法制备的复合材料为对照样,比较了2种预处理方法对CNF的分散程度和对木塑复合材料的增强效果,并对样品的微观形貌和力学特性进行了分析与测定。结果表明:经酸碱处理和研磨处理可有效去除杨木中的半纤维素和木质素,并得到直径几百纳米的纤维素纤丝。SEM分析表明,2种预处理方式制备的CNF/HDPE/木粉复合材料都取得了较好的分散效果,纤维不再是以分散相填充在塑料中,而是以三维网状细丝结构穿刺于塑料和木粉颗粒中,复合材料由脆性断裂变为韧性断裂。力学性能测试结果表明,2种预处理方式制备的CNF/HDPE/木粉复合材料的抗弯强度和弹性模量都有了显著的提高,当CNF的添加量为20%时,利用物理预处理法和PEO分散剂法制备的复合材料的抗弯强度为43.3和38.7 MPa,相比于对照样(31.8 MPa),分别提高了36.2%和21.7%,弹性模量为3 342和3 008 MPa,相比于对照样(2 243 MPa),分别提高了48.9%和34.1%,均达到了预期的增强效果;且物理预处理法增强效果更好,是一种环保而有效的预处理方法。     

巴旦木壳/高密度聚乙烯基复合材料的阻燃性能

为有效利用食品加工行业产生的巴旦木果实外壳,用高密度聚乙烯(HDPE)、巴旦木壳、FRW阻燃剂为原料合成一种具有阻燃特性的复合材料。结果表明,巴旦木外壳存在丰富的孔隙结构,能够在较短时间内吸附较多的阻燃剂;当巴旦木壳载药率为15%时,巴旦木壳/HDPE复合材料的力学性能较好,与未添加阻燃剂的复合材相比弯曲强度提升10.93%,拉伸强度提升8.19%,弹性模量提升0.88%,冲击强度提升29.44%。扫描电子显微镜观察显示,巴旦木壳的细胞壁上均匀分散着阻燃剂;当巴旦木壳载药率为5%,15%,25%时,巴旦木壳/HDPE复合材料的极限氧指数分别为25.7%,26.5%,27.1%,高于相同条件下制备的杨木/HDPE复合材料。锥形量热仪检测结果表明,巴旦木壳/HDPE复合材料相比杨木/HDPE复合材料阻燃性能更好。当载药率为15%时,巴旦木壳/HDPE复合材料的最高热释放速率、平均热释放速率、总热释放量、平均有效燃烧热、点燃时间分别为256.12 k W/m~2、147.50 k W/m~2、73.78 MJ/m~2、21.47 MJ/kg、27 s,具有较好的阻燃性能。热重分析显示,巴旦木壳/HDPE复合材料具有较好的热稳定性。     

马来酸酐接枝聚乙烯对竹粉/高密度聚乙烯复合材料性能的影响

以废旧高密度聚乙烯(HDPE)、竹粉(BF)为原料,马来酸酐接枝聚乙烯(MAH-g-PE)作为偶联剂,通过混炼、平板热压成型制备BF/HDPE复合材料。研究通过改变偶联剂的添加量(0%,2%,5%,8%)来检测产品的吸湿、吸水性、力学强度等指标,结果显示:MAH-g-PE能明显改善BF/HDPE复合材料的吸湿、吸水性能,以及提高产品的力学性能,当添加量为5%时,样品显示了最低的吸湿、吸水率,静曲强度与弹性模量分别提高60%和52%,拉伸强度与抗冲击强度分别增长48%和72%。红外光潜(VrIR)检测证实添加MAH-g-PE后,游离羟基与马来酸酐之间发生了酯化反应。     

玉米秸秆粉与HDPE基复合材料制备及力学性能

以玉米秸秆粉、硼砂与硼酸混合物及高密度聚乙烯(HDPE)混合挤出制备阻燃性复合材料。探讨玉米秸秆粉、硼砂与硼酸混合物含量对复合材料抗拉强度、静曲强度和抗冲击强度的影响。结果表明:玉米秸秆粉含量为60%时,复合材料的抗拉强度、静曲强度、抗冲击强度最佳,分别为38.07 MPa、65.24 MPa、13.45 k J·m-2;复合材料力学性能随着硼砂与硼酸混合物含量的增加而降低。     

单板贴面木粉/高密度聚乙烯复合材制备及表面胶合性能

利用木粉和回收塑料制备的木塑复合材料具有良好的环保性,但制品表面装饰性差。采用砂光、紫外辐照、红外辐射3种方式处理木粉/高密度聚乙烯(WF/HDPE)复合材表面,以异氰酸酯或异氰酸酯交联聚醋酸乙烯酯(乳白胶)作为胶黏剂对WF/HDPE复合材进行单板贴面。通过表面胶合强度测试、表面接触角和粗糙度测试、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱和X射线扫描分析等手段研究了不同处理方式对表面胶合强度的影响。结果表明:320目砂纸砂光的表面胶合效果优于600目砂纸砂光的,可使WF/HDPE复合材表面具有适当粗糙度和极性。紫外辐照度1.00 W/m~2、辐照24 h和180℃-25 s红外辐射是比较好的处理条件,尽管没有进一步提高表面胶合强度,但红外辐射可减少砂光量。采用异氰酸酯交联乳白胶作为胶黏剂时,砂光处理的表面胶合强度为2.96 MPa,紫外辐照处理达到2.91 MPa,红外辐射处理达到2.87 MPa。3种方式处理的WF/HDPE复合材均能耐63℃水浸渍,传统人造板贴面技术完全有可能适用于木塑复合材料的表面装饰。     

稻壳粉/聚乙烯复合材料性能的研究

采用稻壳粉对高密度聚乙烯(HDPE)进行改性,研究了稻壳粉用量对复合材料力学性能和吸水率的影响,并观察了稻壳粉在HDPE中的分散情况。结果表明:复合材料的弯曲强度随稻壳粉用量的增加先增加后下降,而拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度则随稻壳粉用量的增加而下降;稻壳粉在HDPE中的分散不均匀,用量较大时易出现聚集现象,两相间的粘接性变差。     

聚乙烯醇/三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂制备芦苇刨花板及性能研究北大核心

为解决普通脲醛(UF)树脂对芦苇材料胶合性能差的问题,以聚乙烯醇/三聚氰胺改性脲醛(PVA/MUF)树脂为胶黏剂制备芦苇刨花板。通过正交试验,研究密度、热压温度、热压时间、施胶量等因素对板材内结合强度(IB)、静曲强度(MOR)以及2 h吸水厚度膨胀率(TS)的影响。结果表明:芦苇刨花板的优化制备工艺为:密度0.85 g/cm3、热压温度160℃、热压时间5 min、施胶量12%。所制得的芦苇刨花板IB和MOR分别为1.00 MPa和21.4 MPa,与木材刨花板相当。未来,使用PVA/MUF树脂改性胶黏剂制备的芦苇刨花板有望替代传统木材刨花板。     

烟秆/聚乙烯复合材料的制备工艺及其性能研究

研究了以烟秆碎料和聚乙烯（PE）为原料制造木塑复合材料的生产工艺,探讨了木塑配比、热压温度、热压时间及板材密度对复合材料性能的影响。结果表明：复合板材的最优工艺参数是烟秆碎料：聚乙烯为6：4、热压时间10 min、热压温度160℃、热压压力10 MPa、试验板密度0.8 g/cm3、酒精用量为聚乙烯用量的3%。     

芦苇纤维材料的应用及发展趋势

基于森林资源的日趋缩减与木材之间的供需矛盾,国家大力发展木质植物纤维复合材料产品,芦苇作为一种重要的生物质材料,其分布范围广泛,在涵养水源、维持生物多样性和生态平衡起到了重要作用,由于芦苇纤维具有优良的物理性能可作为木材的替代产品。本文根据目前芦苇纤维材料的研究及产业发展现状及利用方面存在的问题,阐述了芦苇作为功能性材料基材及芦苇纤维重组材的研发现状以及应用前景。