复合方式对木纤维-聚乳酸生物质复合材料结构与性能的影响

为研究不同受热与剪切作用程度的复合方式对木纤维聚乳酸（WF PLA）生物质复合 材料结构与性能的影响,分别采用常规混合、高速混合、熔融挤出法制备了WF PLA生物 质复合材料,并用DSC、TGA、GPC等方法进行了分析。结果表明:①不同复合方式对WF PLA 生物质复合材料结构与性能有显著影响。②受热与剪切作用时间最长的熔融挤出法制备的WF PLA生物质复合材料,弯曲强度最低（25.39 MPa）,密度最大 （1.34 g/cm3）,耐水性最好,熔点和热分解温度明显降低,聚乳酸相w和n分别只有聚乳酸原料的13.5%和14.6%。③受热与剪切作用时间最短的常规混合法制备的WF PLA生物质复合材料密度最小（1.25 g/cm3）,弯曲强度最高（50.98 MPa ）,但耐水性差,聚乳酸相w和n分别是聚乳酸原料的699% 和67.3%。④受热与剪切作用适中的高速混合法制备的WF-PLA生物质复合材料弯曲强度、密度、耐水性均居中,弯曲模量最高（5.13 GPa）,综合性能最好,聚乳酸相w和n分别为聚乳酸原料的51.0%和51.9%。⑤不同复合方式引起聚乳酸分子降解是影响复合材料性能的关键。      

9种植物秸秆纤维理化性能对比研究

[目的]本文旨在探讨9种植物秸秆(花生、油菜、芦苇、大豆、红薯、芝麻、棉花、小麦、水稻秸秆)纤维理化特性的差异,以及其替代天然植物纤维增强木塑复合材料的可行性。[方法]对9种秸秆纤维进行红外光谱(FTIR)和X射线(XRD)分析,并用激光共聚焦显微镜观察其表面微观结构。[结果]9种秸秆纤维红外光谱曲线基本相似;芦苇、油菜和棉花秸秆峰值较高,结晶度较高;芝麻和油菜秸秆抗吸湿性能高于其他7种植物秸秆材料,而小麦和水稻秸秆抗湿性差;9种秸秆纤维微观结构差异较大,芦苇、水稻和小麦秸秆长径比较大。[结论]在9种秸秆纤维中,芦苇和油菜秸秆具有较高的结晶度,小麦、水稻和芦苇秸秆具有较高的长径比以及较低的阻湿性,这些优异的理化特性都为秸秆纤维增强制备木塑复合材料提供了基础。     

玉米秸秆纤维/聚乳酸复合材料的力学及降解性能研究

利用热压工艺制备得到了玉米秸秆纤维/聚乳酸复合材料,研究了玉米秸秆纤维的含量对复合材料力学及降解性能的影响。研究表明：随着玉米秸秆纤维含量的增加,复合材料的力学性能（拉伸强度、断裂伸长率）出现先增大后减小的变化趋势,在玉米秸秆纤维含量为10%时复合材料的断裂伸长率达到20.3%,复合材料的拉伸强度在玉米秸秆纤维含量13%时达到最大值24.38MPa;在降解120 d后,玉米秸秆纤维/聚乳酸复合材料的质量损失率变大,同时随着玉米秸秆纤维含量的增加,复合材料的质量损失逐渐变大,聚乳酸分子量的降低速度加快。     

碳酸钙原位改性植物纤维及其复合材料性能表征

为研究原位沉积对竹、杉木、黄麻3种植物纤维的表面改性效果,采用平压工艺制备了植物纤维增强聚丙烯复合材料,并通过SEM、原子力学显微镜、光学纤维接触角测量仪等方法分别表征了植物纤维的表面形貌、表面粗糙度、静态接触角、拉伸性能以及复合材料的断口形貌和力学性能。结果表明:CaCO3原位沉积改性对单根植物纤维的表面性能有显著影响,不仅提高了单根植物纤维的拉伸性能,还改善了植物纤维增强热塑性聚合物的界面性能,增强了复合材料的界面强度。原位沉积改性后,3种植物纤维表面均有CaCO3附着,杉木纤维的CaCO3上载量最高,达16.08%;竹纤维最低,为6.96%。改性竹纤维的表面粗糙度Rq值降低了32.95%,静态接触角增加了1.85%;改性杉木纤维的Rq值和静态接触角分别增加了42.51%、3.12%;改性黄麻纤维的Rq值增加了62.77%,静态接触角降低了0.4%。单根改性植物纤维的拉伸性能均有所提高,相同CaCO3原位沉积改性条件下,改性竹纤维的拉伸强度和弹性模量最大,分别为1 134.83 MPa、37.25 GPa。断口形貌SEM图中,改性植物纤维与聚丙烯结合紧密,复合材料的断裂主要以改性植物纤维的断裂为主,表明复合材料的界面性质得到改善。改性植物纤维增强聚丙烯复合材料的拉伸性能得到提高,而且其弹性模量的变化趋势与改性植物纤维CaCO3附着量的变化趋势一致。改性杉木纤维增强聚丙烯复合材料弹性模量最大,为2.28 GPa;改性竹纤维增强聚丙烯复合材料拉伸强度最大,为54.04 MPa。      

聚乳酸木质基材料的制造工艺

以天然木纤维为基本相、聚乳酸为黏接相设计层结构铺装,通过热压制得聚乳酸木质基材料。利用正交实验对主要工艺参数和成板性能的关系进行研究,分析了各因素对成板性能的影响规律,确定出最优的工艺参数。试验结果表明:经硅烷处理的木纤维与未处理木纤维制得的试板性能相比,其物理力学性能得到明显提高。随着硅烷用量(3%～7%)和PLA添加量(10%～30%)的增加,试板的耐水性增大;当热压时间从8min延长到12min,试板的弹性模量增大;当热压温度从170℃升高到180℃,试板的物理力学性能增加。确定的最优工艺参数为:PLA添加量20%,硅烷用量3%,热压温度190℃,热压时间10min。在此工艺参数条件下制得聚乳酸木质基材料,其静曲强度和弹性模量均达到室外型板物理力学性能指标,但试板的耐水性偏低。     

可生物降解木塑复合材料的国内外研究进展

根据现阶段国内可生物降解塑料/植物纤维复合材料的研究状况,围绕植物纤维原料、偶联剂、原料预处理、降解性能等多个研究热点,重点对聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚乳酸(PLA)基木塑复合材料的研究展开分析,并对可生物降解塑料/植物纤维复合材料的研究趋势进行展望。     

竹纤维增强聚丙烯复合材料的研究

研究了竹纤维增强聚丙烯复合材料的力学性能、热学性能、加工性能,采用电镜扫描分析了复合材料的界面及其微观结构.用多元统计分析中的主成分分析法,合理地确定竹纤维增强聚丙烯复合材料多项性能指标兼优的最佳纤维含量.     

生物预处理秸秆纤维特性及复合材料的性能研究

  目的  探究生物预处理对秸秆纤维及其与脲醛树脂制备的复合材料性能的影响,为秸秆基复合材料的制备及发展提供理论依据。  方法  接种微生物菌剂(秸秆腐熟剂)对水稻Oryza sativa秸秆进行好氧发酵处理,测定不同处理时间下水稻秸秆中半纤维素、纤维素、木质素等的变化,测试并对比未经生物改性处理秸秆纤维(S₀)、经生物改性处理5 (S₅)和10 d (S₁₀)秸秆纤维的结晶度和微观形貌,制备秸秆纤维/脲醛树脂复合材料,分别标记为F₀、F₅、F₁₀,比较不同生物预处理时间下秸秆基复合材料的表面性能和力学性能。  结果  改性处理后秸秆表面的硅和蜡等物质被去除,但较长的生物改性处理时间(10 d)会破坏秸秆纤维自身结构。相比于S₀和S₁₀,S₅的纤维素相对含量最高,为37.99%,结晶度也最好,为47.8%。3种秸秆基复合材料中F₅疏水性最好,表面能最低,冲击韧性最大(7 665.64 J·m?2);F₁₀抗弯性能更好,静曲强度和弹性模量分别为27.73和20 354 MPa,相比F₀分别提高了59.00%和50.17%。  结论  生物改性处理可以改善秸秆纤维的表面性质,提高秸秆纤维/脲醛树脂复合材料的性能,生物改性处理5 d的秸秆纤维更好,制备的复合材料性能更优良。图4表1参28     

竹纤维粒径与比例对石竹塑复合材料的性能影响

【目的】阐明不同竹纤维粒径和原料配比对竹纤维/聚丙烯/碳酸钙复合材料物理力学性能的影响机理,为石竹塑复合材料的工业化生产与应用提供依据。【方法】以碳酸钙、竹纤维和聚丙烯为原料,在控制竹纤维粒径（40目、80目和120目）与原料配比的基础上,制备竹纤维/聚丙烯/碳酸钙复合材料,考察其物理力学性能,并采用扫描电子显微镜、热重分析仪和熔融指数仪对复合材料的微观结构、热稳定性和流动性进行表征。最后,综合考虑生产成本与相关性能要求,为竹纤维/聚丙烯/碳酸钙复合材料的生产与应用提出建议。【结果】随着碳酸钙添加量的增加,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弹性模量均逐渐下降,而密度则呈上升趋势。竹纤维粒径对复合材料物理力学性能的影响较为显著。当竹纤维粒径为80目,碳酸钙和竹纤维添加量分别为5%和45%时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弹性模量最优,分别为36.09 MPa、62.6 MPa和4.30 GPa。碳酸钙添加量对复合材料冲击强度的影响不大。此外,随着碳酸钙添加量的增加,复合材料的热稳定性与熔体流动性均有所改善。当碳酸钙添加质量占比为20%时,复合材料的熔体流动速率为16.50 g/10 min,...     

植物纤维增强聚乳酸可生物降解复合材料研究动态

天然植物纤维具有价格低、来源广、比强度高、可再生、可生物降解的优良特性,是绿色高分子材料聚乳酸理想的增强材料。从天然植物纤维类别角度出发,归纳总结木、竹、麻类、农作物秸秆类、加工副产物类植物纤维特性,系统概述各类植物纤维增强聚乳酸复合材料在界面改性、成型工艺、老化降解以及功能型材料研发等领域的研究现状,针对现有研究中存在的问题,展望天然植物纤维增强聚乳酸复合材料研究的发展趋势。     

偶联剂含量对植物纤维/高密度聚乙烯复合材料力学性能的影响

固定植物纤维和高密度聚乙烯比例为4:6,在一定挤出工艺条件下,制备植物纤维/高密度聚乙烯复合材料,研究偶联剂含量对稻草/高密度聚乙烯复合材料和玉米秸秆/高密度聚乙烯复合材料力学性能的影响.结果表明:偶联剂质量分数为3%时,复合材料的弯曲强度较好,稻草/高密度聚乙烯的弯曲强度提高了50.92%,除去秸叶和秸穰的玉米秸秆/高密度聚乙烯的弯曲强度提高了66.69%;偶联剂质量分数为6%时,复合材料的拉伸强度较好,稻草/高密度聚乙烯的拉伸强度提高了19.44%,除去秸叶和秸穰的玉米秸秆/高密度聚乙烯复合材料的拉伸强度提高了35.18%.     

响应面法优化亚麻纤维/聚乳酸复合材料的制造工艺

以聚乳酸纤维为基本相,亚麻纤维为增强体,通过层结构铺装热压制得亚麻纤维/聚乳酸复合材料。通过单因素试验分析了各因素对复合材料力学性能的影响,确定了各因素试验范围。利用响应面法确定出最优的工艺参数:亚麻用量43%,硅烷用量4%,热压温度190℃。按照此工艺条件制造的复合材料的拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度和弯曲模量分别为49.70 MPa、3.12 GPa、33.50 MPa和2.34 GPa。     

玉米秸秆碎料板制造技术研究

[目的]研究玉米秸秆碎料板的制造技术。[方法]以大豆蛋白-丙烯酸酯复合乳液、单板和玉米秸秆为材料,制作了0.700、.80和0.85 g/cm3 3种密度的板材,探讨不同施胶量对板材性能的影响。[结果]当施胶量为14%,预设密度为0.80 g/cm3时,板材力学性能综合效果最好。[结论]该研究为玉米秸秆的综合利用提供了新的途径。     

分析聚乳酸/麦秸秆纤维复合材料力学及吸水性能

随着时代的发展，人们对生态环境的保护意识越来越强，同时国家也在提倡使用可循环资源和太阳能等绿色 资源。基于此本文利用麦秸纤维(WSF)和聚乳酸(PLA)经无水乙醇等酸碱浸泡烘干，经过粉碎机分解，使用熔融共混制 得PLA/WSF 复合材料，借助电子显微镜（SEM）和红外光谱对复合材料进行测试。同时研究了硅烷偶联剂（A171、 KH550、A1100）对复合材料WSF/PLA 产生的影响，试验结果表明在经过硅烷偶联剂A171 处理后WSF 的拉伸效果最 好，在加入KH550 后其力学性能增加，吸水性降低，但是     

不同基质处理人体粪便的对比分析

[目的]为废物的无害化处理提供理论依据。[方法]采用S-15型生态厕所,大豆秸秆、大豆秸秆和木屑1∶1混合物、稻壳为反应基质处理人体粪便,对相关指标进行监测分析。[结果]大豆秸秆的有机质的降解程度更明显,从95.26%降到76.40%。混合物对人体粪便降解率为71%,稻壳的降解率为62%,大豆秸秆的降解率最高,为78%。稻壳的使用周期最长,为24周。3种基质的氮含量基本呈上升趋势,大豆秸秆处理的最终氮含量比其他2个处理的氮含量高。大豆秸秆处理的总氮磷钾含量为72.19 g/kg,混合物处理的总氮磷钾含量为54.86 g/kg,稻壳处理的总氮磷钾含量为63.16 g/kg,均高于一般堆肥质量要求。[结论]3种反应基质均可以有效地处理人体粪便。     

木纤维-木质素磺酸铵-聚乳酸复合材料的工艺优化与可靠性分析

为探讨生物质资源对复合材料界面与综合性能的影响,采用平压法制备木纤维-- 木质素磺酸铵-- 聚乳酸复合材料,分析聚乳酸(PLA)添加量、氧化改性木质素磺酸铵(MIL)添加量和热压时间对复合材料理化性能的影响规律,并用响应曲面法构建上述工艺因子与响应值间的二次回归模型,进行多指标的模型可靠性分析,优化得出复合材料制备工艺。结果表明:单因素试验范围内,工艺因子对复合材料理化性能影响显著,其中PLA添加量30%、MIL添加量20%~25%、热压时间7~9 min时,复合材料性能显著提升;分别以静曲强度、内结合强度、24 h吸水厚度膨胀率为响应值的3组二次回归模型均在0.01水平显著,模型准确可靠,可用于分析和预测;获得综合优化工艺为PLA添加量33%、MIL添加量25%、热压时间7.5 min,响应值的实测值与预测值间的偏差率均在5%以内,复合材料主要理化性能满足GB/T11718—2009中潮湿状态下使用的普通型中密度纤维板性能要求。      

微波·超声和碱液预处理对芦苇秸秆木质素的降解效果

[目的]研究微波、超声和碱液预处理对芦苇秸秆木质素的降解效果。[方法]设计Plackett-Burman试验,使用超声微波萃取仪以碱液为溶剂对芦苇秸秆进行处理,通过纤维分析仪测定木质素含量变化,分析了各处理因素在木质素降解中的作用。[结果]通过Minitab软件分析木质素降解率与处理条件的关系,发现碱液浓度为唯一显著的影响因素,液料比和微波时间也有一定作用。[结论]确定了碱液为主、微波为辅的芦苇秸秆木质素降解手段,为芦苇秸秆的预处理应用奠定了基础。     

竹塑复合材料及其在土工网中的应用

竹纤维用量对竹塑复合材料土工网的力学性能、加工性能和热学性能影响的实验结果表明：随竹纤维含量的增加,竹塑复合材料的拉伸、弯曲和冲击强度及热变形温度都比基体材料有较显著的提高,而断裂伸长率和熔体流动速率则略有降低。综合考虑复合材料土工网的各项性能,采用主成分分析法确定竹纤维最佳含量为27％。27％竹纤维和10％玻璃纤维混合增强的竹塑复合材料土工网的拉伸强度可达到33．8kPa,伸长率为10．2％,竹塑复合材料土工网可广泛应用于土木工程建设领域。     

新型竹纤维复合材料的研发

以备受关注的竹纤维及其新型复合材料为主线,从单根竹纤维到竹束纤维的制备、形貌和性能分析等方面简述了竹材的特性;在此基础上,以芯壳结构竹塑复合材料、竹束单板层积材、竹复合压力管为典型代表,从材料学和工艺学角度对其加工工艺、界面改性、结构设计、物理力学性能,以及中试应用情况进行了阐述与分析。最后从竹纤维的生长性状与物理力学性能关系、大尺寸竹质工程材料及构件开发、竹束单板类集装箱房屋组装技术、异型结构竹纤维复合材料的研发等方面,提出了竹纤维复合材料的未来重点发展方向。     

芦苇秸秆稀硫酸水解工艺研究

[目的]研究芦苇秸秆的稀硫酸水解工艺,以期实现乙醇的低成本生产。[方法]将芦苇秸秆切成长2～3 cm的小段,烘干后粉碎,过40目筛,在湿法氧化的基础上,对芦苇进行稀硫酸水解预处理。[结果]芦苇酸解的最佳工艺条件为：原料液浓度为55 g/L,100 ml原料液中加入60 ml浓度1%的稀硫酸,水解温度为125℃,水解时间为120 min,水解液中还原糖含量达到19.48%。[结论]该研究首次为以芦苇作为生物燃料乙醇的生产原料研究提供了依据。