APP-PER-MEL阻燃剂对竹粉/PP复合材料性能的影响

采用硅烷包覆型聚磷酸铵(APP)作为阻燃剂，对竹粉/聚丙烯（PP）复合材料进行阻燃改性，研究APP的用量对复合材料阻燃性能和力学性能的影响；基于APP的最佳用量，以APP、季戊四醇（PER）和三聚氰胺（MEL）作为膨胀型阻燃剂（IFR），研究APP、PER和MEL的互配比例对复合材料阻燃和力学性能的影响。结果表明，随着APP用量的增加，复合材料的阻燃性能不断增强，但弯曲和拉伸强度下降。当APP用量为复合材料总质量的15%时，其综合性能较佳，与未阻燃复合材料相比，极限氧指数（LOI）由17.1%提高至21.5%，弯曲模量和缺口冲击强度（NIS）分别增强14.8%和32.2%，弯曲强度和拉伸强度分别降低9.3%和28.8%。当APP、PER和MEL的互配比例为3∶1∶1时，添加15% IFR的复合材料的力学性能总体增强，与未阻燃复合材料相比，弯曲强度、弯曲模量和NIS分别增强18.1%、20.0%和23.3%，仅拉伸强度降低10%。锥形量热仪和极限氧指数仪结果显示，IFR阻燃复合材料的热释放速率、热释放速率峰值和总热释放量分别降低56.7%、40.2%和30.5%；LOI提高至25.9%，复合材料的阻燃性能进一步改善，但是，总产烟量增大了16.7%，该IFR的添加对复合材料的持久抑烟效果不佳。     

竹质纤维-HDPE复合材料的力学和热性能研究

为评估造纸废弃竹屑增强高聚物制备竹塑复合材料的可行性,采用竹粉、竹屑、竹浆纤维、竹屑+ 竹浆纤维共 混4 种竹质纤维,分别以50%的质量比增强高密度聚乙烯(HDPE)制备竹质纤维-HDPE(竹塑)复合材料,并对比分 析了竹屑-HDPE 复合材料与其他3 种竹塑复合材料的力学和热性能。结果表明:与常规的竹粉-HDPE 复合材料相 比,竹屑-HDPE 复合材料有较好的拉伸性能,但是弯曲性能较差。其拉伸强度和模量分别比竹粉-HDPE 复合材料 提高了45.94%和114.09%;而弯曲强度和模量分别比竹粉-HDPE 复合材料降低了8.08% 和17.64%。竹屑- HDPE 复合材料有较好的热性能,与竹粉-HDPE 复合材料相比,其起始热分解温度提高了21.23 ℃,力学松弛峰 值温度提高了10.44 ℃。      

硅烷对竹塑发泡材料流变及力学性能的影响

采用注塑法制备竹粉/PP发泡复合材料,并对不同添加量硅烷偶联剂KH570复合材料的流变及力学性能进行了研究。频率扫描结果显示,所有复合材料均表现出剪切变稀行为;经过KH570改性的复合材料,其储能模量、损耗模量及复数黏度与未改性时的相比,总体呈现下降趋势,流变性能改善。剪切速率扫描结果表明,所有复合材料均表现出典型的非牛顿假塑性流体行为;随着KH570用量的增加,非牛顿指数增大,体系表观黏度对剪切速率的依赖性减小;同时材料的力学性能先提高后降低,添加2%KH570时,复合材料的力学性能最佳,与未改性的复合材料相比,比弯曲、比拉伸和比冲击强度提高了6.1%-23.8%。     

钛酸酯偶联剂对竹塑发泡复合材料性能的影响

研究了钛酸酯(DN301)偶联剂对竹塑发泡复合材料物理力学性能、热学性能和流变性能的影响,并采用环境扫描电镜观察材料的界面微观结构.结果表明,添加适量的钛酸酯可有效提高竹塑发泡复合材料的力学性能和耐水性能,钛酸酯最佳用量为竹粉质量的2%,材料密度为0.85 g·cm-3,比弯曲、比拉伸、比缺口冲击强度、弯曲模量分别为42.68 MPa、22.32 MPa、5.83 kJ·m-2和2828.04 MPa,与未改性时相比,分别提高了10.4%、7.9%、15.8%和6.8%;改性复合材料浸水1440 h后的吸水率和厚度膨胀率分别由未改性时的8.80%和1.85%降至2.48%和1.36%.频率扫描结果显示,改性复合材料的储能模量和复数黏度下降,流变性能和均相性增强.热重测定结果表明,改性复合材料的热稳定性略微提高.扫描电镜观察结果表明改性复合材料的界面相容性提高.     

纳米SiO2 -APP 对木塑复合材料界面特性及力学性能的影响

用聚磷酸铵(APP)与阻燃协效剂纳米二氧化硅(SiO2 )制备了阻燃型木塑复合材料,并利用FTIR、SEM 和力学 性能测试仪,探讨纳米SiO2 的添加量(2%、4%、6%)和APP 的添加量(8%、10%、12%)对木塑复合材料的界面性 能和力学性能的影响。结果表明:1)当纳米SiO2 添加量为2% ~6%、APP 添加量为8% ~10%时,两者可以均匀地 分布在木塑复合材料的孔隙中,并且纳米SiO2 可以与木质纤维形成Si—O—C 结合,改善复合材料的界面性能;但 是,APP 添加量增加至12%时,纳米SiO2 和APP 之间会发生团聚,降低了复合材料的性能。2)当纳米SiO2 添加量 为2% ~6%、APP 添加量为8% ~10%时,木塑复合材料的拉伸强度和弯曲强度均比未添加纳米SiO2 、APP 的有所 增加,拉伸断裂伸长率基本保持不变,冲击强度降低。通过双因素方差分析可知,纳米SiO2 、APP 的添加量以及两 者之间的交互作用对拉伸性能、弯曲性能无显著影响,但APP 的添加量以及两者之间的交互作用对冲击强度有显 著影响。      

蒙脱土对木粉/聚丙烯复合材料光降解及老化抑制作用

目的为了探究蒙脱土对木塑复合材料耐光老化性能的影响，及其在老化过程中的作用机理。方法以毛白杨木粉和聚丙烯为原料，选用两种不同类型的蒙脱土钠基蒙脱土(Na-MMT)和有机蒙脱土(OMMT)为添加剂，在不同添加量的条件下(0、0.5%、1.0%和1.5%)制备了5组木粉/聚丙烯复合材料，并进行长达960 h的人工加速紫外老化。在老化过程中，测试试材的表面颜色和弯曲性能，并利用扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)对复合材料表面的形貌和化学组成变化进行表征。结果老化造成复合材料表面的褪色和开裂现象，老化960 h后，对照组复合材料的静曲强度和弹性模量保持率分别仅为76.4%和61.7%；两种类型的蒙脱土均有效抑制了复合材料光降解，添加蒙脱土的复合材料其弯曲性能保持率均高于对照组；蒙脱土同时具有紫外屏蔽作用和光催化作用，前者在老化初期(老化480 h内)的作用较为明显；相比于Na-MMT，OMMT层间有机改性剂的光降解促进了复合材料体系的光老化进程。结论Na-MMT更有利于延缓复合材料的光老化，且在添加量较低时(0.5%)耐老化效果较好。      

聚酰胺-6微纤维及硼酸锌增强壳层结构共挤出木塑复合材料的性能

在具有核-壳结构的共挤出木塑复合材料的壳层结构中添加硼酸锌(ZB)阻燃剂、聚酰胺-6(PA6)微纤维,制备具有核-壳结构的共挤出木粉-高密度聚乙烯复合材料,分别对材料的微观形貌、剖面密度、力学性能、耐水性能、阻燃性能进行测试,分析硼酸锌阻燃剂、聚酰胺-6微纤维对木塑复合材料性能的影响.结果表明:具有核-壳结构的木塑复合材料,弯曲强度、断裂应变、抗冲击强度与仅含核层结构的木塑复合材料相比,均有显著提升;加入硼酸锌阻燃剂的木塑复合材料,热释放速率峰值、总热释放量、烟释放速率、总产烟量均呈现出显著下降结果,点燃时间增加,并大幅降低了材料阻燃剂的总使用量.在具有核-壳结构的共挤出木塑复合材料的壳层结构中加入聚酰胺-6微纤维,能有效改善复合材料的弯曲模量、弯曲强度,对阻燃性能有积极影响.     

竹粉/废旧聚乙烯复合材料的性能

为提高竹材的利用率、增强废旧塑料的综合利用,制备了竹粉/废旧聚乙烯复合材料,研究了不同竹粉质量分数对复合材料弯曲性能、缺口冲击强度、蠕变性能和加速老化性能的影响。结果表明,当竹粉质量分数为0、15%、30%和45%时,随着竹粉质量分数增加,复合材料的弯曲性能和抗弯曲蠕变性能呈现增强趋势,而缺口冲击强度逐渐下降,抗氙灯加速老化性能略微下降。当竹粉质量分数为30%时,竹粉/废旧聚乙烯复合材料的综合性能最佳:弯曲强度为22.36 MPa、弯曲模量为1 033.61 MPa,与未添加竹粉的试样(对照样)相比,分别增强了18.4%和92.2%,缺口冲击强度为12.41 k J·m-2,下降了39.3%; 75%应力水平下,经历3 600 s蠕变试验后,复合材料产生挠度0.59 mm,而对照样527 s蠕变试验后就发生脆性断裂,产生挠度1.68 mm;经历480 h氙灯加速老化后,弯曲强度和弯曲模量的保留率分别为85%和80%,色差为38.1。     

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。      

玉米秸秆粉体/聚乙烯复合材料的制备及性能

研究利用玉米秸秆粉体作为增强材料与聚乙烯(PE)通过挤出成型制备玉米秸秆粉体/PE复合材料的可行性,并考查了玉米秸秆粉体添加量及其尺寸对复合材料力学性能的影响。结果表明:随玉米秸秆粉体添加量的增加,玉米秸秆粉体/PE复合材料的拉伸强度、拉伸模量呈先升后降趋势,弯曲模量逐渐增大,冲击强度则逐渐减小;当玉米秸秆粉体添加量为50%时,复合材料的综合力学性能最佳。此外,玉米秸秆粉体/PE复合材料的力学性能随玉米秸秆粉体长径比的增大而增强;在考查范围内,添加40目h(粒径)≤60目玉米秸秆粉体复合材料的力学性能最好。电镜结果显示添加20目h≤40目玉米秸秆粉体/PE复合材料粉体在基体中分布不均,断面形貌最差,而添加40目h≤60目玉米秸秆粉体复合材料的断面形貌最佳。     

生物炭对玉米醇溶蛋白/聚丙烯复合材料力学性能的影响

为实现玉米醇溶蛋白（Zein）的材料化利用,以生物炭、聚丙烯（polypropylene,PP）、Zein为原料制备复合材料（Zein/PP）,探究生物炭对Zein/PP复合材料力学性能的影响。结果表明,生物炭与Zein均没有改变PP的晶面结构,生物炭降低了Zein/PP复合材料的相对结晶度;生物炭的多孔结构与PP形成了一种稳定的界面结构,进而改善了Zein/PP复合材料的弯曲性能、拉伸性能、冲击强度、刚性、弹性、尺寸稳定性。当生物炭的含量为15%时,复合材料的综合力学性能最佳,其弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率、冲击强度分别为44.68 MPa、2.66 GPa、24.27 MPa、0.29 GPa、7.07%、6.10 kJ·m^-2。试验结果可为Zein/PP复合材料性能的改善提供依据。     

MAPP对麦秸纤维-聚丙烯复合材料热力学性能的影响

以麦秸纤维为增强材料、聚丙烯为基体物质、马来酸酐接枝聚丙烯（MAPP）为改性剂,制备麦秸纤维-聚丙烯复合材料。利用DMA、DSC、TG和SEM,探讨了MAPP的添加量（质量百分比1%、2%、5%、10%）和麦秸纤维形态（9、9～28、28～35、35目）对麦秸纤维 聚丙烯复合材料的热力学性能和结晶性能的影响。结果表明:①当MAPP的添加量为2%时,麦秸纤维-聚丙烯复合材料的储能弹性模量减小;当MAPP的添加量增加到5%、10%时,复合材料的储能弹性模量增加。②在麦秸纤维-聚丙烯体系内添加MAPP后,麦秸纤维 聚丙烯复合材料的结晶温度提高约1℃,结晶度增加了4%～8%;麦秸纤维以28～35目的形态作为聚丙烯基体的增强材料时,其复合材料的结晶温度为122.7℃,结晶率达到45.8%。③麦秸纤维-聚丙烯复合材料的热分解峰温分别为355和460℃。④麦秸纤维以纤维束的形态分布在基体聚丙烯中起增强作用,在整个体系内,麦秸纤维局部团聚且断裂明显。添加MAPP后,有利于基体物质在麦秸纤维表面的均匀覆盖。      

木粉热处理对木塑复合材料性能的影响

为研究热处理木粉对木塑复合材料吸水性能和力学性能的影响,分别将180、200和220℃热处理0、1、2和3 h后的杉木木粉与高密度聚乙烯( HDPE)复合制备木塑复合材料( WPC),并对其吸水性能和力学性能进行测定,通过环境扫描电镜( ESEM)观察材料拉伸断面的形貌。结果表明,随着处理温度的升高和时间的延长,木粉的吸湿性减小, WPC的吸水性明显降低,而WPC的力学性能除冲击强度逐渐降低外,拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量总体呈先增大后降低的趋势。与对照相比,180℃热处理1－3 h的木粉基本上使WPC的弯曲性能和拉伸强度有不同程度的增加,200℃热处理木粉,随时间延长, WPC除弯曲性能仍增加外,拉伸强度和冲击强度逐渐降低,进一步提高木粉的处理温度会使WPC的力学性能降低明显,220℃处理3 h 的木粉使 WPC 降低最多,分别较对照降低34.85％、12.85％、8.31％和4.24％, WPC拉伸断面的ESEM图中两相界面结合情况的变化基本反映了各力学性能的变化。     

化学竹浆纤维增强不饱和聚酯复合材料的老化性能

研究了化学竹浆纤维增强不饱和聚酯复合材料在紫外加速老化与湿热老化后力学性能变化与尺寸稳定性.结果表明,在室温与环境湿度下放置1年后,纤维未改性的复合材料弯曲强度无显著变化,弯曲模量下降31.5%;纤维经N-羟甲基丙烯酰胺改性的复合材料弯曲强度下降14.6%,弯曲模量下降37.6%.紫外线加速老化200 h后,纤维未改性的复合材料弯曲强度、弯曲模量与尺寸均无显著变化.湿热老化对复合材料力学性能有显著影响,沸水浸泡2 h后,复合材料弯曲强度保留率为49.4%,弯曲模量保留率为35.6%.     

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